大眾簽發(fā)40GWh固態(tài)電池訂單“疑云”

相隔僅半年，美國固態(tài)電池初創(chuàng)公司QuantumScape再度引發(fā)市場熱潮。

年初，該公司固態(tài)電池樣品通過大眾汽車耐久性測試的消息發(fā)酵后，一度推動股價暴漲超50%。

下半年伊始，QS又宣布與大眾汽車達成技術(shù)授權(quán)合作：基于QS的固態(tài)鋰金屬電池技術(shù)，大眾汽車全資電池子公司PowerCo將推動年產(chǎn)能高達40-80GWh的固態(tài)電池進入量產(chǎn)制造，可滿足上百萬輛電動汽車的需求。另根據(jù)協(xié)議，PowerCo還將預(yù)先向QS支付1.3億美元（約合人民幣超9億元）的初始特許權(quán)使用費。

受此影響，QS 5日內(nèi)股價漲幅已超過70%，最新市值則超過了43億美元（約合人民幣超312億元）。

對于固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)而言，此次合作的達成及激起的水花，意味著市場期待將逐漸從技術(shù)突破轉(zhuǎn)向量產(chǎn)突破。且由于該合作不止步于揭露量產(chǎn)節(jié)點，而是囊括了具體的生產(chǎn)規(guī)模和授權(quán)模式、商業(yè)要素齊全，也被業(yè)內(nèi)視為固態(tài)電池規(guī)模制造的關(guān)鍵節(jié)點之一。

此外，QS給予PowerCo的固態(tài)電池技術(shù)授權(quán)是非排他性的（non-exclusive），也就是說，接下來QS還可以將固態(tài)電池技術(shù)授權(quán)給更多電池廠商，進而擴大收益規(guī)模。

可以看出，對于固態(tài)電池領(lǐng)域的初創(chuàng)企業(yè)來說，技術(shù)授權(quán)與材料供應(yīng)這兩大商業(yè)模式正變得越來越清晰。

此前已有機構(gòu)指出，基于固態(tài)電池2027年量產(chǎn)的預(yù)期，今年起國內(nèi)有關(guān)材料生產(chǎn)商將依托電池廠商中試產(chǎn)線開始批量供貨并兌現(xiàn)業(yè)績。在國內(nèi)與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容度高的聚合物固態(tài)電解質(zhì)有望率先落地。

但值得注意的是，QS提供授權(quán)的核心技術(shù)并非是全固態(tài)電池。該公司認為，鋰金屬全固態(tài)電池很難在不提高溫度的情況下實現(xiàn)高功率輸出、并保留長周期壽命。體現(xiàn)到汽車行駛的日常場景中，如何避免鋰枝晶的生長是關(guān)鍵瓶頸。

為了同時滿足不與正極、鋰金屬負極發(fā)生不良反應(yīng)、阻止鋰枝晶生成、高導(dǎo)電性、高電壓穩(wěn)定性等要求，也就是在通過鋰金屬負極提高能量密度的同時、也能夠?qū)崿F(xiàn)更快充電速度并確保高安全性和耐久性，QS選擇在正極保留一定的有機液態(tài)電解質(zhì)，同時開發(fā)出與之相匹配的氧化物固態(tài)電解質(zhì)、以陶瓷膜的形態(tài)呈現(xiàn)。

除了選用材料成本較低的氧化物固態(tài)電解質(zhì)，QS更主要通過“無負極”的技術(shù)來降低電池制造成本。

“無負極”是QS固態(tài)電池所宣傳的核心概念之一。從其官網(wǎng)介紹來看，無負極實際上指的是在制造過程中電池處于放電狀態(tài)、不包含負極材料結(jié)構(gòu)；當電池初次充電時，鋰金屬先從正極材料中析出，后沉積在固態(tài)電解質(zhì)膜上形成負極。

如此“原位形成”的做法，一方面可避免在減少金屬鋰的使用量，減少負極的材料與制造成本；另一方面也起到了簡化電池結(jié)構(gòu)（省去了部分電解液、石墨/硅負極材料、負極集流體、隔膜）、提高體積能量密度的作用。QS第一代商業(yè)固態(tài)電池QSE-5錨定的是800Wh/L，經(jīng)過迭代后還將進一步提升至1000 Wh/L。

在封裝形式上，QS則區(qū)別于傳統(tǒng)的軟包、方形、圓柱電芯結(jié)構(gòu)，提出了FlexFrame的概念，可以理解為是兼具軟包和方形的混合體，可沿用傳統(tǒng)鋰電池生產(chǎn)中的堆疊技術(shù)，有利于固態(tài)電池在規(guī)模生產(chǎn)中保持一致性和可靠性，且有利于電池包整合、提高生產(chǎn)效率。

QS認為，圓柱形電池的卷繞結(jié)構(gòu)不適合鋰金屬電池，方形和軟包電池則需要額外的機制來適應(yīng)負極膨脹，或?qū)﹄姵責峁芾砗涂斐湫阅墚a(chǎn)生影響。FlexFrame結(jié)構(gòu)具備兩大特征，一是環(huán)繞電池堆邊緣搭建框架，二是框架外圍包裹的一層柔性聚合物材料（polymer laminate）。框架和聚合物外層共同支撐起來的空間，便是鋰金屬在充放電過程中膨脹和收縮的空間，充滿電時電池正面才會與框架齊平。

在FlexFrame結(jié)構(gòu)中，QS固態(tài)電池產(chǎn)生的熱量可轉(zhuǎn)移到外部框架中，然后通過背面或側(cè)面進行冷卻散熱。今年5月公開的最新測試結(jié)果顯示，QS 5Ah電芯已可實現(xiàn)12.5min SoC10%-80%（溫升控制在25℃下）、15min SoC10%-80%（溫升控制在45℃下）。

不過，QS提供測試的固態(tài)電池樣品容量至今未超過10Ah。QS也承認，公司尚未完成可商業(yè)化的多層極片固態(tài)電池產(chǎn)品的開發(fā)與安全測試工作。

從其官網(wǎng)披露來看，QS在年初通過大眾耐久性測試的A0原型電池樣品為24層極片結(jié)構(gòu)，3月時送往客戶測試的A2原型電池樣品縮緊為6層，而進行快充測試的電芯更是單層電池。

且先前引起市場熱烈反響的耐久性測試，實際上為等效性測試，即完成超過1000次完整充放電循環(huán)、電池能量保持率超過95%是3.6Ah大小的A0原型電池樣品，該結(jié)果在實現(xiàn)商業(yè)化目標后才可相當于在汽車上行駛約30萬英里（大約48萬公里）。

當QS尚未能提供大容量固態(tài)電池樣品及測試結(jié)果時，其技術(shù)卻已可提供商業(yè)授權(quán)并即將步入規(guī)模制造階段。這其間的空檔，雖足以支撐起市場熱度，但或許未必能及時由產(chǎn)業(yè)發(fā)展所填補。