宁德时代比亚迪的敌人固态电池新突破：QuantumScape暴涨40%
昨天晚上，纳斯达克再现惊奇，固态电池研究企业 QuantumScape暴涨40%，原因是大众汽车电池子公司表示 QuantumScape 固态电池的实验室测试显示出有希望的结果。
电动车电池一直全球竞争的主战场，可以说谁搞定了电池革命，谁就是下一个诺贝尔奖的获得者。在线路的选择上，最早是比亚迪的铁锂电池和特斯拉的三元，然后比亚迪用各种物理手段把磷酸铁锂电池发挥到了极限，但无论是三元还是铁电池都存在物理性的问题，无法真正突破。固态电池一直是日本欧美梦想突破的领域，但中国的研究的很多，似乎没看到突破性进展，并且，假如固态电池突破，那么宁德时代比亚迪大量投入的资源就会被这些先进生产力取代。
根A股的尿性，对面有什么概念肯定都瞎起哄，大家自己看就行了。不过有一点是确定的，就是材料是锂！另外，最终很多都会是中国工厂代工！
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QuantumScape暴涨40%
大众这些测试是向电动汽车提供更长行驶里程和更短充电时间的下一代电池的又一步。
该股上涨 43%，收于 9.30 美元，打破了五个交易日的连跌，创下 8 月以来的最高收盘价。盘中上涨约 54%。
该股在过去 52 周内上涨了 72%，但较 2020 年 12 月创下的历史高点下跌了 93%。
超出要求：QuantumScape 的固态电池实现了 1,000 多次充电循环，容量仍超过 95%。根据车型的不同，电动汽车可以行驶超过 500,000 公里，而不会出现任何明显的续航里程损失。
性能确认：电池测试在大众集团旗下电池公司PowerCo SE的实验室进行。
PowerCo 首席执行官弗兰克·布洛姆(Frank Blome)表示：“这些测试结果非常令人鼓舞，也是固态电池批量生产之路上的一个里程碑。”
固态电池被认为是未来的技术，也是电池开发的下一个重大步骤。该技术有望提供更长的续航里程、更短的充电时间和最大的安全性。美国公司QuantumScape最近达到了一个重要的里程碑，现已得到PowerCo的证实：其固态电池在A样本测试中明显超出了要求，并成功完成了1000多个充电周期。对于WLTP续航里程为500-600公里的电动汽车来说，这相当于总里程超过50万公里。与此同时，电池几乎没有老化，在测试结束时仍具有 95%的容量（或放电能量保留率）。这些测试持续了几个月，在 PowerCo 位于萨尔茨吉特的电池实验室进行.
PowerCo 首席执行官弗兰克·布洛姆(Frank Blome)表示：“这些结果非常令人鼓舞，极大地增强了固态电池的潜力。这项开发的最终结果可能是一种能够实现远距离充电、超快速充电且几乎不会老化的电池。”我们对固态电池充满信心，并将继续与我们的合作伙伴 QuantumScape 全速合作，实现批量生产。”
在新开发的电池的标准化测试程序中，稳健性被认为是最重要的标准。该开发阶段的行业标准目标是 700 次充电周期和最大容量损失 20%。QuantumScape 的固态电池在最新测试中明显超出了这些规格。该电池还能够满足其他测试标准的要求，例如快速充电能力、安全性和自放电。QuantumScape 在 2023 年第三季度股东信中首次报告了这一结果。
QuantumScape 创始人兼首席执行官贾格迪普·辛格(Jagdeep Singh)在评论测试结果时表示：“大众汽车集团 PowerCo 测试的这些结果表明，QuantumScape 的无阳极固态锂金属电池具有卓越的性能。虽然我们还有更多工作要做尽管为了将该技术推向市场，我们还不知道有任何其他汽车用锂金属电池在类似条件下的可比循环次数中表现出如此高的放电能量保留率。我们很高兴能与大众汽车密切合作Group 和 PowerCo 致力于将这项技术产业化，并尽快将其推向市场。”
测试的固态电池由 24 层组成，因此已经与计划的串联电池相对应。批量生产的下一步是完善和扩大制造流程。原则上，PowerCo开发的大众汽车统一电池概念也适合采用固态电池技术。大众汽车集团自 2012 年起参与 QuantumScape，是这家技术初创公司的主要投资者之一。
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QuantumScape预测2025年进入商业
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什么是全固态电池?日系车靠它翻身?
对于在纯电动汽车（EV）领域起步较晚的日本汽车制造商而言，“全固态电池”被认为是其能否挽回颓势的关键。与现有锂离子电池相比，全固态电池的特点是充电时间短，但行驶距离长。“固态”技术将会为电池的功能和安全性带来什么不同呢？下面将通过三张图来介绍这项备受期待的新技术。
决定电池性能的是“电解质”，它位于正负电极之间，是携带电子的离子来回运动的地方。离子能够产生电流，使离子更容易通过电解质，是技术的关键。
在锂离子电池中，锂离子经由液体电解质从负极移动到正极，由此产生电流。全固态电池原理与之相同。然而，当电解质全部为固体时，离子就很难通过粒子与粒子之间的边界部位，这是一个问题。
进入21世纪，业界发现了出色的化合物，为全固态电池应用于EV的研发开辟了道路。此外还开发出了可减小边界部位阻力的技术，使得离子能够快速穿过电解质。
预计使用全固态电池的话安全性也会提高。使用可燃性液体的锂离子电池，一旦起火就会发生剧烈燃烧。因此需要用坚固的金属容器保护电池，这样会带来重量大的缺点。此外，在快速充电时，需要冷却装置来减少热量的产生。
而全固态电池则使用不易燃烧的材料，提高了设计自由度，也使得小型化和轻量化成为可能。
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| 注：锂离子电池是指丰田现行EV“bZ4X”（中国CLTC模式）的情况 |
丰田汽车计划在2027～2028年开始销售全固态电池EV。目标是充电10分钟以内，达到约1200公里的续航距离，这样的续航距离相当于传统型EV的两倍。日产汽车计划在2028年度向市场投放全固态电池EV，本田也计划在2020年代后半期投放。
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| 注:EV·PHV·FCV的合计。统计14个主要国家的销售，可能与公司公布值不同。出处:MarkLines |
在全球EV市场中，中国的比亚迪（BYD）、美国的特斯拉及德国的大众（VW）集团处于领先地位。如果全固态电池能够被实用化，那么日本车企的翻身也将能预见。
什么时候，由谁开发？
被誉为“19世纪最伟大的实验科学家”的迈克尔·法拉第于1830年代上半发现了离子流动的固体电解质。电池在1950年代被开发出来，但性能很低。进入1990年代，美国橡树岭国家实验室等试制出了兼具可充电和可重复使用的电池。进入21世纪，对全固态电池应用于汽车的关注越来越高，开发正在推进中。
实用化的挑战是什么？
全固态电池的普及，离不开高性能、便宜、容易制造的电解质材料。在提高性能和耐用性方面已经有了一定的眉目，但仍在发展中。目前，全固态电池的制造成本是锂离子电池的4~25倍，因此需要寻找更优秀的材料。由于无法使用现有的生产设备，因此确立低成本的制造方法也很重要。
汽油车将如何发展？
日本东京都知事小池百合子在2020年表示，目标是到2030年为止，使东京都内的汽油车新车销量达到零。日本政府也计划到2035年达成100%电动汽车。届时汽油车有可能会买不到，但混合动力车不在对象内。在环保规定严格的欧洲，如果使用由二氧化碳（CO2）合成的燃料，汽油车也可以继续使用。
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日企领跑全固态电池，抢先拼电解质量产
日本的材料厂商着眼于纯电动汽车（EV）用全固态电池的普及，已开始推动量产核心部件“电解质”。AGC凭借把生产时间缩短至此前10分之1的新技术加入竞争，最早将于2027年实现商业化。出光兴产将让用于验证的第2工厂投入运行，通过与丰田的合作加快量产。全固态电池有可能大幅提高纯电动汽车的性能，其关键零部件的竞争将变得更加激烈。
AGC在汽车玻璃领域排在世界第1。在横滨技术中心的一角，熔解后黏稠的黑色液体从熔炉中流出。在1000度以下的炉中熔解硫化锂和五硫化二磷等最多10种原料、使之均匀混合的研究正在被推进。液体冷却后，就会产生用于全固态电池的黄色硫化物类的固态电解质。
应用玻璃技术，力争后来居上
“虽然是后来者，但这是完全可以反超的新技术”，AGC的高级经理冈畑直树这样表示。AGC于9月宣布，将开展“硫化物固态电解质”业务。电解质会明显影响纯电动汽车用全固态电池的性能。
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| AGC利用新技术将“硫化物固态电解质”的生产时间缩短为此前的10分之1（照片为横滨技术中心） |
全固态电池被认为是纯电动汽车的新一代电池的首选，汽车企业等竞相推进研发。丰田希望通过10分钟以内的充电，实现现有纯电动汽车2倍以上的续航里程（1200公里），正在推进开发，力争在2027～2028年实现商品化。
在固态电解质领域领跑的出光兴产等日本企业早在20～30年前就开始进行研究和实际验证。AGC的研发还不到4年，但是9月以后“反响很大，世界各国的企业都来咨询”（该公司）。带来冲击的是AGC加快量产速度的新生产技术。
电解质负责在电极之间运输锂离子。现在主流电池的电解质是液态，但全固态电池将改为固态。如果使用固态硫化物，离子比在液态中更容易通过，电池的输出功率会提高。此外，由于更加耐受温度变化，电极材料的自由度随之提高，“充电时间缩短”“续航里程延长”“电池小型化”将成为优势。
耐久性和生产成本阻碍普及
但是，由于硫化物的固态电解质在化学性质上不够稳定，要用于纯电动汽车，“耐久性”和“生产成本”成为主要障碍。此外，此前采用的把原料混合起来的合成方法很难使多种原料均匀混合。
AGC进入市场的契机是想到可以应用在100多年的玻璃业务中积累的熔解技术。在生产玻璃时，需要在最佳条件下熔解多种原料、使其均匀固化，AGC在这一技术上具有优势。
目前AGC掌握了熔解硫化锂等原料、以较高的均匀性生产固态电解质的自主技术。与以往的生产方式相比，化学反应速度更快，生产时间降至10分之1以下。AGC的高级经理冈畑直树表示：“面向需要大量电解质的汽车，能够切实降低生产成本”。
日本科学技术振兴机构的估算显示，全固态电池的生产成本达到采用液态电解质的锂电池的4～25倍，电解质在材料成本中占到76%。如何降低电解质的量产成本，成为使用全固态电池的纯电动汽车普及的关键。
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| AGC开发的全固态电池的电解质 |
此外，对于在合成中难以混合的原料，采用新技术后也可以更容易使用，使电解质的组成更加多样化。用于电解质的锂具有很高的稀有价值。AGC还寻求利用从品质不同的废旧电池中回收的原料。计划到2025年设置大型试验设备，在2027～2028年之前实现商业化，到2030年实现每年100亿日元的营业收入。
还出现了瞄准市场投放的合作。硫化物类固态电解质专利申请数居世界第2位的出光兴产10月与丰田就全固态电池的量产开展合作。通过从材料到电池产品的一贯制开发提升速度。出光兴产的社长木藤俊一表示：“将解决（纯电动汽车用户）对续航里程的担忧、充电时间长等课题”。
携手丰田从材料到电池产品展开一贯制开发
大型石油批发商出光兴产把高性能材料作为增长领域，还具有材料厂商的一面。在位于千叶县袖浦市的次世代技术研究所，7月生产验证用固态电解质的第2工厂投入运行。到2027年度，还将在千叶县内的其他地点新建主要向丰田供货的量产设备。出光兴产拥有从炼油厂的副产物中获得电解质原料的诀窍，从原料到合成全面涉足电解质业务，能够降低成本。
与此同时，三井金属也是先行者。该公司拥有控制微观水平的粉体粒子、生产固态电解质的技术。洽购不断增加，在2023年2月决定把验证用产能翻一番。
日本的大型材料企业正在为最快2027年启动量产而加紧准备。丰田计划最早在2027年推出搭载全固态电池的纯电动汽车。日产也计划在2024年之前建立试制生产线，到2030年在日本国内销售搭载全固态电池的纯电动汽车。
随着电解质变成固态而受到期待的是影响能量密度的电极的变化。日本名古屋大学的客座教授佐藤登认为，“如果负极能使用金属锂等，电池性能将得到飞跃性提高”。
英国调查公司IDTechEx估算称，到2033年全固态电池的全球市场规模将达到80亿美元。
电池明显关系到纯电动汽车的续航里程、充电时间、使用寿命、安全性等。日本汽车企业在纯电动汽车销售方面起步较晚。能否利用全固态电池，提供消费者追求的纯电动汽车的新价值？材料企业的量产技术也正受到考验。
日本专利申请量居首，海外企业也在崛起
日本在全固态电池方面领先。数据分析公司Astamuse的资料显示，从相关专利的申请数量（2011～2022年累计）来看，日本排在首位，接近第2位的中国的2倍。从基于质量的“综合专利实力”来看，日本也位居榜首。从企业来看，丰田、松下控股、出光兴产跻身前列。
但竞争很激烈。三星电子等韩国企业在专利方面崛起，美国、德国、中国也将扩大政府支援。
此外，中韩企业还将积极发展电解质呈凝胶状、生产线与现有电池基本相同的“半固态电池”等。东京工业大学的特聘教授菅野了次针对中国指出，“为了尽早提高性能，（中国）将推进容易实用化的研究”。
锂电池由日本企业旭化成发明，1991年索尼集团在世界上首次实现了商品化。随着“便携式（portable）”一词流行起来，锂电池在手机等小型设备上得到普及。还扩展到汽车领域，各类企业参与进来，性能飞跃式提高。
日本的材料厂商拥有多样化的技术基础，但潮流取决于市场。要实现最佳性能和成本，企业的合纵连横不可或缺。