宝马和福特，赌上硫化物固态电池的未来

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2021/05/08

宝马和福特的动作，无疑向外界透露了固态电池的未来想象空间。

文丨王小西

编辑丨小叮当

根据日经中文网记者深尾幸生5月3日的报道，宝马和福特近日宣布向美国新创企业Solid Power扩大出资（出资比例未透露，但此次两家的出资比例相同）。此次的出资额与其他企业一共达到1.3亿美元。

Solid Power主要研发基于硫化物的全固体电池。此次宝马和福特扩大投资，无疑是为了抢占先机，在固态电池技术上夺得优势。而Solid Power的竞争对手们走的是氧化物路线。

据悉，宝马和福特将于2022年分别向Solid Power采购试验车用的全固体电池。而且，近日宝马集团董事韦博凡对媒体表示，“2030年前，我们将为量产车配备固态电池。在此之前，我们将于2025年前推出首款采用这种技术的原型车。”

实际上，了解固态电池技术的知道，大众集团投资的QuantumScape固态电池走的是氧化物路线，而宝马和福特的路线是硫化物，也就是类似于丰田正在研发的固态电池路线。这两种路线的争夺，明显可以看出各家车企对未来的取向。那么，谁能获胜呢？

全固态才是未来

固态电池，在业内被视为动力电池的终极技术之一，相比现在纯电动汽车使用的锂电池，全固体电池具备很多优势，比如能量密度更高、续航距离更长、充电时间也更短。发生事故时，也具有更高的安全性。

根据荷兰市场分析公司Future Bridge的说法，到2025年，SSB（固态电池）的成本将与锂离子电池达到同等水平。不过，因为是电解质是全固态的，与现有的液态锂电池完全不同，解决“界面问题”的技术难度也是最高的。

从技术上来说，Solid Power的首席执行官道格·坎贝尔（Doug Campbell）信心爆棚，“将我们的电池称为'全固态’，是因为我们创造了一种真正全固态的电解质……我们已经完全除去了易燃的液体电解质，并用我们的固体离子导电硫化物电解质代替了它。而混合固液电解质无法在电池和电池组水平上获得额外安全性的好处，这也是为什么我们将我们的解决方案称为ASSB(全固态电池），以区别于混合或半固态解决方案的原因。”

去年12月份，Solid Power宣布将生产330Wh/kg和20安时的多层ASSB。Solid Power的锂金属ASSB有22层，该公司希望在2022年初进入“正式汽车认证过程”（也称为A样阶段）。该公司还希望车用的固态电池能在2026年之前用于汽车上。

时间过去了四个多月，Solid Power已经开始生产20安时(Ah)的全固态电池，并计划于2022年试生产100安时的大容量固态电池产品。而对于投资人福特和宝马来说，最大的希望当然是，Solid Power的工艺能与锂离子生产技术兼容，以简化大规模生产。这也正是Solid Power技术的优势之一，可以在现有的生产基础设施上制造电池。据宝马称，多层固态电池将在该公司的“卷对卷生产线”上生产，该生产线仅使用符合行业标准的锂离子生产工艺和设备。

值得一提的是，4月29日，据宝马集团消息，宝马集团与德国政府合作开发，下一代电芯项目取得新进展，双方将持续探索实现电芯技术的重大突破。此外，宝马计划2025年开始全固体电池车的公路测试，2030年前将为量产车配备固态电池。

此外，福特汽车的动作也不慢。4月27日，就有外媒报道，福特汽车决定在美国密歇根州东南部建立一个名为“福特离子园（Ford Ion Park）”的动力电池研发中心。而且，将在“福特离子园”部署一支由150名动力电池研发、生产领域的专家所组成的特别团队，负责为福特的新能源车型研发动力电池。

此外，福特汽车还将斥资1.85亿美元（约合12亿元人民币）建立一个合作实验室，致力于开发、测试和制造动力电池。而且，福特CEO吉姆·法利还表示，福特在投入220亿美元的电动汽车战略中，并没有包括针对电池的投入，“我们肯定还会有更多的投入。以后在电池的投入中，我们要怎样关注？关注这些公司的哪些标准？包括在中国的电池公司。”

如此紧锣密鼓地进行电池研发，宝马和福特的动作无疑向外界透露了固态电池的未来想象空间。

硫化物技高一筹？

实际上，对固态电池的争夺正在升温。经过多年的沉默后，前不久大众投资的QuantumScape发布了有关其固态电池的性能数据，业内也有专家对其所披露的内容感到非常兴奋。但是，记者分析过，从其氧化物的路线来看，离量产还有很大距离。

从目前披露的数据看，大众投资的QuantumScape似乎更激进一些：它打算在2025年为提供车用SSB（固态电池）。QuantumScape的电池还有望实现更高的能量密度（高于350 Wh/ kg），并在-30ºC时具有良好的性能。相比之下，Solid Power仅仅表示其电池在-10ºC时可正常运行。

此外，Solid Power表示固态电池可在室温下在15分钟内充满50％的电量。QuantumScape承诺在15分钟内充满80％的电量。虽然看起来QuantumScape的潜力很大，但是，它目前还仅仅是试验室得出的数据。

记者在《大众投资的固态电池，靠谱吗？》中提到过，QuantumScape这款固态电池看来是为了和大众应对投资压力，放一颗PPT的“大卫星”，给投资者以信心。毕竟投资十年了，得出点成果。再说，股市赌的就是未来。

记者还咨询过业内相关人士，对于这款固态电池包含稀土成分的锆酸镧锂的原材料问题做了质疑，“这个路线应该很困难。有两种元素含量都太少了。”硫化物路线是可行的。这也是丰田开发固态电池伊始，就考虑过的。所以，大众的氧化物路线能走多远，我们还不能下结论。

当然，固态电池技术研究的突破也时有发生。比如，最近麻省理工学院（MIT）的研究人员出了一篇综述性论文，说明“由于大多数过去的研究都集中在粒状固体电解质上，因此目前SSB成本预测所概述的生产成本中有75％被高估了，因为它们是基于高温经典烧结技术进行固体电解质处理的。”

因此，基于氧化物固体电解质的SSB成本高昂，几乎无法与LiB（锂电池）竞争。而现在有足够的机会在1~20微米的尺寸范围内，并在低温下制造陶瓷SSB电解质膜。此外，通过避免使用昂贵的阴极和电解质共烧结策略，现有策略可以降低SSB的生产成本。

这句话翻译一下，就是可以用低温状态下制造的陶瓷电解质膜来大幅降低成本。如果能够进入应用，这对于SSB固态电池的量产是非常有好处的。

不过从现状来看，记者说过，10年之内，固态电池还无法主导。固态电池的实际量产应用，最早也在2025~2030年，任何过于乐观的估计和预测，在现实面前，都需要冷静一下。宁德时代董事长曾毓群近期也说过：“3~5年内能搭载到新能源汽车上的，都不是全固态电池。”

这条路并不好走。3月初Fisker创始人Henrik Fisker就宣布放弃固态电池计划，“这是一种这样的技术：当你觉得已经完成了90%，几乎达到目标时，你突然意识到，剩下的10%比前面的90%困难得多。”

就像中金分析的那样，目前的锂电体系迭代后可以实现800~1000km的续航，已经能够满足需求。此外，在供应链配合与规模效应下2025年前能够实现燃油车和纯电车平价。而固态电池所宣传的1000~1400km高续航影响力有限，没有现实中的充电网络的便捷性重要。虽然固态电池未来的前景非常诱人，但还是那句话，成本决定市场。

｜王小西｜

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