登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
辛格介绍道,这层隔膜所使用的陶瓷材料体系,正是QS技术的核心所在。其所扮演的角色相当于传统锂离子电池中的液态电解质+隔膜,既具有像液态电解质一样的电导率和极高的化学稳定性,同时还能抵抗锂枝晶的破坏。
QS使用的正极材料,是在传统镍钴锰(NCM)三元材料的基础上加入由有机聚合物组成的胶状物。未来QS还计划研发全固态的正极材料,以替代该胶状聚合物。
将隔膜布置在正极材料与负极集流体之间,并剪裁为85*70mm的长方形卡片,即形成了QS此次用于测试的单体叠片。
QS表示,据其所知,该叠片是历史上首个被世界领先车企(大众)在车用功率密度下进行测试和验证的固态电池单体(丰田在此处表示强烈抗议?)
在12月8日的视频发布会上,辛格重点介绍了该单体叠片在快充、安全、低温、寿命等方面的测试表现。
快充速度方面,与使用碳/硅材料做负极的锂离子电池充电80%约需40分钟相比,QS的单体叠片仅需不到15分钟即可充电至80%。
循环寿命方面,QS的单体叠片在30℃温度条件下,以三倍于车用充放电频率的加速测试,经过包括以1C倍率进行100%放电等“商用标准”测试条件的考验后,能够实现在800次循环(相当于行驶约38.6万公里)后,电池容量衰减低于20%。
为了证明该电池在低温条件下同样能够保持良好的衰减率,QS还展示了在-10℃低温条件下,以5C倍率充电、3C倍率放电的电池衰减情况。结果显示,在约110次充放电循环后,电池容量衰减约为5%。
此外,QS还以电池重量比能量的衰减作为对比参数,展示了其单体叠片对极端低温条件的耐受能力。结果显示,在-30℃低温下,该单体叠片的重量比能量约比0℃条件下衰减30%——与之对应的是,传统锂离子电池在-25℃下,这一衰减比率达到50%以上。
当在采访中被问及开发过程中最大的挑战时,辛格表示,寻找固态电解质材料时最大的困难是解决锂枝晶问题——这也是困扰无数电化学研究者的“世纪难题”。
说到此,辛格向记者讲了一件趣事:在长达数年的时间里,QS公司的一名工程师每年都会在公司举办的万圣节Party上假扮成锂枝晶形状的怪物,每一次都会让这支以研发人员组成的群体感到毛骨悚然。
锂枝晶的形成,会大大阻碍锂电池在电流密度方面的性能。电流密度越大,越容易形成锂枝晶,并穿透隔膜造成正负极短路。
QS声称其已解决了锂枝晶的问题。
根据QS在相关测试中的结果显示,以4C倍率完成15分钟充至80%的条件下,电流密度约为16mA/cm2,对应形成的锂镀层厚度约为15μm。
仿真测试显示,QS的固态隔膜,即使在电流密度达到100mA/cm2、充电倍率高达25C时,锂镀层厚度也仅为30μm——理论上说,只要锂镀层厚度不超过隔膜层的厚度,便不会出现锂枝晶穿透隔膜的现象。
安全性方面,由于陶瓷无机材料本身不可燃,避免了液态电解质起火、爆炸的风险;在耐高温测试中,QS陶瓷隔膜在250℃与熔融锂的直接接触中保持稳定,远高于锂的熔点(180℃)。
此外,由于传统锂离子电池中以石墨/碳为主体材料的负极不复存在,原由负极材料占据的大量空间被节省出来,电池的体积能量密度和质量能量密度均可得到大幅提升——QS在招股书中表示,相比当前的锂离子电池,其固态电池能量密度提升可达80%。
而因使用材料更少、制造成本和原材料成本降低,QS测算其固态电池成本将比传统锂离子电池下降17%。
五、挑战重重
QS的成果在业界内受到了广泛关注。除了大众和比尔·盖茨的背书和支持外,2019年诺贝尔奖得主、“锂电之父”斯坦利·威廷汉也出面为其站台。
而作为QS董事会成员的特斯拉联合创始人、前CTO杰弗里·斯特劳贝尔(J.B. Straubel),更是不吝赞美之词:
“动力电池的很多性能,取决于如何在避免锂枝晶前提下的‘可运作窗口’中找到最好的平衡。特斯拉的最大成就之一,就是在这一窗口中将很多性能做到了极致;过去几年里,锂离子电池领域的性能提升,每年如果能有个位数的突破就已经非常了不起,而QS实现的50%以上的提升,简直令人赞叹!”
尽管如此,QS公布的技术成果和未来规划,无论在信息完整性还是准确性上,都受到了大量质疑。
首先,QS所展示的所有性能均以单体叠片的测试结果作为依据,而并非真正的电芯,更遑论电池包乃至整车层面。
众所周知,对于电池材料体系的研究,试验室结果与商业化应用相隔甚远。在实现了“1%的可能性”之后,要将其变成99%甚至100%的可靠应用,往往需要多年的试错和改进。
曾在特斯拉负责Roadster电池系统开发的科学家、现Sila Nanotech公司创始人兼CEO吉恩·贝尔迪切夫斯基(Gene Berdichevsky)认为:
“在面积很小的(<0.01m2)电解质表面实现很高的均匀性和长寿命是相对容易的,因为从统计学上讲,可以制造出没有缺陷的小电池……但要在电解质面积达到500m2、需要快速充电的汽车电池中避免制造缺陷,则需使用制造电子芯片的纳米级精度的设备和工艺,但是对于电池而言,那太过昂贵了……在过去十年里,人们已经进行了许多尝试,但都没有成功,即使开发出了良好的、无缺陷的电解质,也可能不够……”
对此,辛格承认批量生产和商业化应用的确是“另一个层面上的挑战”,但他坚信,既然QS已经找到了正确的材料,就意味着具备了成功的基础条件。在他看来,如何实现固态电池的生产,毕竟是“工程层面的问题”,而不再有“科学层面的障碍”。
这样的表态,难免被制造业人士嗤为“天真的学院派想法”。
其次,QS所称的“陶瓷材料”定义过于模糊,并未提供具有足够理论支撑的技术细节。
尽管QS将之解释为“因涉及公司核心技术机密,不便公布更多细节”,但随着技术研发向商业化推进,QS的技术细节越模糊,就越会不断受到挑战和质疑。
辛格对此直白地表示,QS团队将专注于开发其固态电池的生产工艺,不会过分在意外界的质疑,因为“说到底,QS是为客户和股东而存在的,并不需要关注其他人怎么看”。
尽管QS对其材料体系讳莫如深,但据中金研究院分析,从QS对其固态电池正极材料、隔膜层厚度和锂金属负极的描述,以及公开信息中QS的专利布局来看,QS采用的固态电池路线很可能为氧化物体系下的锆酸镧锂(LLZO)石榴石状氧化物。
石榴石状固态电解质是氧化物体系中的一种统称,主要指一系列x酸镧锂化合物,其中的x一般为稀土金属镓、铌或锆。
该体系在目前所有固态电解质体系中对锂金属适用性最好,同时可以做成隔膜状产品,相对的电池形体柔性较好。
但该体系的缺点同样明显:电导率有限、界面问题突出、能量密度提升空间有限,且制备难度很大。
若QS使用的材料果真为石榴石状氧化物体系,则其所宣传的电导率高、能量密度比传统锂离子电池提高80%、正极材料生产可与当前NCM三元电池集成等优势,均需进一步验证。
再次,在固态电池的赛道上,QS面临激烈的竞争。
如前文所述,除了已在固态电池领域布局近20年、宣称将在2025年量产的丰田之外,几乎所有志存高远的车企和电池生产商,都是这条赛道上的竞争者。
其中,不仅有宝马和福特投资、同为美国初创公司的Solid Power,甚至连跨界造车失败的戴森,却始终对固态电池技术念念不忘,于2015年收购固态电池公司Sakti3,继续追梦。
在中国,包括动力电池巨无霸宁德时代、锂资源巨头赣锋锂业,以及从消费电子领域拓展而来的辉能科技等企业,均在大力投入固态电池研发。
在拿出令人信服、可供量产的产品之前,QS并无法证明自己具备明显的优势。
而如今已成为美股上市公司的QS,将负有更多义务向公众开放信息,其所进行的研发投资和每一步计划的实施、进展或延迟,都将被暴露在聚光灯下。
为保持股东和资本市场的信心,QS必须努力达成每一个里程碑节点,以保持健康的股市表现、维持良好的生存环境。
更高的曝光度将成为双刃剑,既可能为QS带来更高的估值和融资,同时也会赋之以更大期待和压力。
与此同时,QS的竞争者们,可以在这只“出头鸟”的掩护下,伺机而动。
最后,QS面临的竞争远不止于固态电池的友商们,而更是以特斯拉为代表的、坚持液态电解质路线或开拓其他技术方案的电池生产商。
根据特斯拉在2020年“电池日”上的介绍,其将推出的4680圆柱形电池,通过电芯设计、生产工艺、正负极材料和电池包集成等多方面优化,将实现56%成本下降,以及54%续驶里程提升。
以上计划的实现,意味着动力电池成本将逼近50美元/kWh,电动车续航里程将达到800km以上级别。
虽然特斯拉并未给出具体的时间表,但声称2030年电池产能将达3 TWh(3000GWh)的马斯克,一定不会允许到2030年还无法实现以上目标的情况发生。
根据QS在招股书中的预测,其2028年规划产能为91GWh(约等于特斯拉规划产能的1/33),营业额为64.4亿美元。
假设其当年销量约等于产量,则意味着2028年QS固态电池价格为70.77美元/kWh(64.4亿美元/91GWh)。
以QS预测的30%毛利率计,QS预计在2028年的固态电池成本约为49美元/kWh——这与特斯拉的成本目标非常接近。
看得出,QS正是以50美元/kWh作为其固态电池达到100GWh产能时的成本目标的。
而在当下,对QS而言,荆棘和险滩才刚刚开始在面前铺展。
2021年,辛格和他的团队将迎来迅速成长期,这意味着急速扩张的团队、飙升的费用、更多的硬件设施以及不断增多、数不胜数的工程难题。
对QS最重要的事情,是尽快将其锂金属固态电池技术变为电芯、电池组、电池包、搭载上车、进行测试,其后还需有不断的改良、试错,以及很可能更为复杂的生产工艺的开发。
在QS进行以上动作的同时,全球领先的电池生产商和车企们,每年都会成倍地扩充产能、降低成本。
更多有实力的竞争者,将会进入电池生产领域,实力有限的玩家将被淘汰,头部聚集将会愈发明显。
2021年1月4日,QS股价单日下挫40.84%,让其投资者体验了“疯狂过山车”的感觉。
在未来很长时期内,这样的体验可能会反复上演。
截至1月14日收盘,QS股价距巅峰时已经腰斩,总市值为203亿美元。
六、结语
随着全球光伏发电成本首次与火电持平,风电、光伏、核电等发电成本持续下降,人类能源体系即将加快向清洁能源转变。
与之对应的是,储能技术的创新才刚刚开始,电池技术的革新有望在未来10-20年里持续推进。
未来几年里,我们将越来越频繁地看到固态电池技术取得的进展,我们将有幸观赏这场“下一代电池技术战争”的血雨腥风。
无论最终的获胜者是谁,固态电池的未来都令人期待。
因为,人类对更高能量密度的追求,永无止境。
参考资料:
1. QuantumScape招股书
2. Gene Berdichevsky: The Future of Energy Storage
3. 中金:简析固态电池潜力路线
4. 王凌方:《锂电池宿命:绕不过的固态电池》
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,6月26日,乌海市20万千瓦/80万千瓦时固态电池储能电站项目开工仪式举行。该项目位于内蒙古乌海市海南区乌海高新技术产业开发区低碳产业园内,包括20万千瓦/80万千瓦时储能场区、1座110千伏升压站(含综合楼),项目占地面积100亩,计划总投资近7亿元,建设规模为20万千瓦/80万千瓦时
北极星储能网获悉,6月27日,恩捷股份披露投资者关系活动记录表,回答投资者有关公司业务布局的问题。在半固态电池隔膜业务布局方面,公司下属控股子公司江苏三合电池材料科技有限公司具备半固态电池隔膜量产供应能力,公司在积极开拓市场。在全固态电池材料布局方面,公司下属控股子公司湖南恩捷前沿
北极星储能网获悉,6月26日,天能股份披露投资者关系活动记录表,说明了公司钠离子电池、固态电池等前沿技术领域目前最新进展情况。在钠离子电池领域,公司针对小动力和储能市场,成功研发出一款能量密度达到160Wh/kg的高性能层状氧化物钠电软包电芯。此外,公司还成功开发出首款能量密度95Wh/kg的聚阴
2025年“赛程”过半,各大企业的固态电池项目也开始加速“冲刺”。6月下旬以来,亿纬锂能、孚能科技、国轩高科、赣锋锂业等头部企业先后官宣。而且,这次不只是半固态电池的“先锋”,而是全固态电池的预期量产。市场也再次陷入兴奋,并且不断开始向纵深挖掘“话题”。然而,整个产业链真的准备好了吗
北极星储能网获悉,6月26日,远东股份在互动平台表示,目前固态电池相关产品处在小试样品开发阶段;半固态电池相关产品已完成开发,正式启动市场推广工作。未来,远东电池将针对关键领域布局全极耳21700,以及4680、4695大圆柱电池,搭配固态电池体系,满足客户对高倍率、高比能、长续航电池的需求。
赣锋锂业6月25日在2024年年度股东大会上表示,公司已形成固态电池全链路布局,覆盖硫化物电解质及原材料、氧化物电解质、金属锂负极等关键环节。公司同步推进硅基与锂金属负极双路线,其中400Wh/kg电池循环寿命突破800次并完成工程验证;首款500Wh/kg级10Ah产品实现小批量量产。硅基体系实现320-450Wh/
北极星储能网获悉,6月18日的第二届锂电池大会暨亿纬锂能24周年庆上,亿纬锂能披露将在2026年推出能量密度达到350Wh/kg和800Wh/L的全固态电池1.0;在2028年推出1000Wh/L以上的高比能全固态电池2.0产品。其全固态软包电池可实现-20℃~60℃宽温工作,20MPa压力下稳定运行。循环性能上,可以实现45℃@1C,
北极星储能网获悉,6月26日,国轩高科发布股票交易异常波动公告,表示公司关注到近期固态电池概念受市场关注度较高,于今年5月发布了第二代金石全固态电池及G垣准固态电池等高安全高能量密度电池新技术和新产品。目前,金石全固态电池处于中试量产阶段,G垣准固态电池已向客户进行送样和整车测试。上述
北极星储能网获悉,6月23日,合源锂创的AI动力固态电池产业版图再获拓展,公司正式向客户批量交付了高性能无人机固态电池,用于对电池有着极高要求的特种无人机场景。合源锂创基于长续航、轻量化、高安全等应用场景需求开发的高比能固态电池系列产品,完美的满足了特种无人机使用需求,堪称行业标杆。
北极星储能网获悉,6月24日,孚能科技在互动平台表示,当前能量密度高达400-500Wh/kg的全固态电池研发进展顺利,其中60Ah的硫化物全固态电池计划于2025年底向战略合作伙伴小批量交付。在半固态电池领域,公司第二代半固态电池能量密度超过330Wh/kg,循环寿命超过4000圈,目前已获得多家头部低空经济客
中国在锂电池领域积累的“先手棋”是宝贵优势,但人形机器人核心部件的全面自主与固态电池的制高点争夺,仍是漫漫长路。2025年,人形机器人开始频繁出现在我们的视野当中。从春晚舞台开始,宇树科技的机器人用整齐划一的表演瞬间点燃了社交媒体,也让人形机器人这个曾经科幻感十足的名词,第一次大规模
近期,多座储能电站获最新进展,北极星储能网特将2025年6月23日-2025年6月27日期间发布的储能项目动态整理如下:国内首座大型锂钠混合储能站黑启动试验成功近日,南方电网公司在位于文山壮族苗族自治州的国内首座大型锂钠混合储能站——丘北县宝池储能站圆满完成国内规模最大、电压等级最高的构网型储
北极星储能网获悉,6月26日,乌海市20万千瓦/80万千瓦时固态电池储能电站项目开工仪式举行。该项目位于内蒙古乌海市海南区乌海高新技术产业开发区低碳产业园内,包括20万千瓦/80万千瓦时储能场区、1座110千伏升压站(含综合楼),项目占地面积100亩,计划总投资近7亿元,建设规模为20万千瓦/80万千瓦时
近日,蓬溪生态环境局对四川省盈达锂电新材料有限公司10万吨/年锂离子电池正极材料磷酸铁锂前驱体技改项目进行环评公示。项目位于四川蓬溪经济开发区,投资3000万元在现有厂区内进行技术改造,最终形成年产10万吨锂离子电池正极材料磷酸铁锂前驱体的生产能力。资料显示,四川省盈达锂电新材料有限公司
美国海岸警卫队拍摄的“MorningMidas”号近日,持续燃烧十余天的汽车运输船“MorningMidas”号最终沉没,此次事故再次将电动汽车海上运输的火灾风险推至舆论焦点。国际船舶管理公司ZodiacMaritime当地时间6月24日发布声明称,旗下的“晨曦迈达斯”号(MorningMidas)滚装汽车运输船因火灾导致船体进水
北极星储能网获悉,6月26日,平顶山市恒展100MW400MWh独立共享储能电站项目工程总承包中标候选人公示。第一中标候选人为中车株洲电力机车有限公司,投标报价47888.0849万元,折合单价1.197元/Wh;第二中标候选人为湖南省工业设备安装有限公司,投标报价49232万元,折合单价1.231元/Wh;第三中标候选人
北极星储能网获悉,2025年6月26日晚,小米“人车家全生态”发布会在北京盛大召开。小米集团创始人、董事长兼CEO雷军在会上宣布,小米汽车旗下首款SUV车型——小米YU7正式上市小米YU7共推出三个配置版本,分别为标准版、Pro版和Max版,售价区间为25.35万至32.99万元。此外,小米SU7Ultra赛道专业套装和
北极星储能网获悉,6月18日,安克创新与宁德新能源正式签署战略合作协议,战略提升双方的电芯采购合作关系。根据协议,安克创新将把ATL作为核心充电宝电芯供应商,从ATL锁定采购首批4500万片高能量密度锂离子电芯。
6月26日,工业和信息化部办公厅印发《关于深入推进工业和信息化绿色低碳标准化工作的实施方案》的通知,通知指出,产品碳足迹核算规则标准。按照急用先行原则,优先聚焦钢铁、电解铝、水泥、化肥、氢、石灰、玻璃、乙烯、合成氨、电石、甲醇、锂电池、新能源汽车、光伏和电子电器等重点产品,以及其他
2025年“赛程”过半,各大企业的固态电池项目也开始加速“冲刺”。6月下旬以来,亿纬锂能、孚能科技、国轩高科、赣锋锂业等头部企业先后官宣。而且,这次不只是半固态电池的“先锋”,而是全固态电池的预期量产。市场也再次陷入兴奋,并且不断开始向纵深挖掘“话题”。然而,整个产业链真的准备好了吗
北极星储能网获悉,6月13日,新疆自治区发展改革委与国网新疆电力有限公司联合印发《关于提高新能源发展韧性加快构建新型电力系统的通知》(新发改能源〔2025〕327号),其中明确提出:在调峰辅助服务补偿上限由0.7元/千瓦时下调至0.262元/千瓦时的基础上,新疆电力现货市场结算试运行期间,电力调峰市
2025年6月19日,欧洲议会在法国斯特拉斯堡通过《清洁工业协议决议》及《电网自主倡议报告》,旨在推动欧盟工业脱碳进程并提升能源系统灵活性。《清洁工业协议决议》核心内容该决议聚焦工业部门的绿色转型,提出以下措施:能源成本降低:通过《可负担能源行动计划》推广清洁能源,目标到2030年将欧盟能
北极星储能网获悉,6月27日,恩捷股份披露投资者关系活动记录表,回答投资者有关公司业务布局的问题。在半固态电池隔膜业务布局方面,公司下属控股子公司江苏三合电池材料科技有限公司具备半固态电池隔膜量产供应能力,公司在积极开拓市场。在全固态电池材料布局方面,公司下属控股子公司湖南恩捷前沿
2025年“赛程”过半,各大企业的固态电池项目也开始加速“冲刺”。6月下旬以来,亿纬锂能、孚能科技、国轩高科、赣锋锂业等头部企业先后官宣。而且,这次不只是半固态电池的“先锋”,而是全固态电池的预期量产。市场也再次陷入兴奋,并且不断开始向纵深挖掘“话题”。然而,整个产业链真的准备好了吗
赣锋锂业6月25日在2024年年度股东大会上表示,公司已形成固态电池全链路布局,覆盖硫化物电解质及原材料、氧化物电解质、金属锂负极等关键环节。公司同步推进硅基与锂金属负极双路线,其中400Wh/kg电池循环寿命突破800次并完成工程验证;首款500Wh/kg级10Ah产品实现小批量量产。硅基体系实现320-450Wh/
作者:莫子鸣1饶宗昕1杨建飞1杨孟昊2蔡黎明1单位:1.同济大学汽车学院;2.同济大学材料科学与工程学院引用本文:莫子鸣,饶宗昕,杨建飞,等.锂离子电池过充热失控气热模型构建及关键参数影响分析[J].储能科学与技术,2025,14(5):1784-1796.DOI:10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0262本文亮点:(1)构建了
随着电池技术的进步和人工智能的快速发展,人类社会将加速迈向机器人时代。近期,国际知名机构瑞银集团在一份报告中预测,到2035年全球人形机器人潜在市场总规模将达到300亿至500亿美元,到2050年将达到1.4万亿至1.7万亿美元。当下在全球范围内,包括特斯拉、小米、理想、小鹏、广汽等众多汽车厂商,都
北极星储能网获悉,6月25日,振华新材在投资者互动平台上表示回答投资者有关公司固态电池原材料产品及供货的问题。固体电解质及其改性三元业务情况:公司在行业内率先完成固态电池关键材料的技术突破,成功开发出兼具粒径小(纳米级)、空气稳定性好、离子电导率高、分散性好的复合固体电解质材料,目
北极星储能网获悉,6月21日,浙江柔荷新能源材料有限公司近日成功完成数千万天使+轮融资。本轮融资主要由镇海汇智天使基金、景行投资、信唐安能源等共同完成,部分老股东也进行了追投。融资资金将用于扩充气凝胶运营、固体电解质膜的量产,以及固态电池材料的研发及产业化布局。据了解,柔荷新能成立于
近日,福建龙岩市生态环境局就年产1GWh三维固态锂电池项目环评文件审批意见进行公示。文件显示,项目位于龙岩高新区(经开区)高陂镇平在村北环路,主要建设标准化厂房1栋7层、办公综合楼、原料库、产品库及配套建设环保工程和纯水制备、制氮相关辅助工程,用地面积27675平方米。项目以磷酸铁锂、NMP、
北极星储能网获悉,6月22日,中国石油集团济柴动力有限公司1200MWh液冷储能系统电气分部件框架协议中标结果公布,江西赣锋锂电科技股份有限公司以414358555.85元中标该项目,折合单价0.345元/Wh。据此前公布的中标候选人公示,厦门科华数能科技有限公司为第二中标候选人。本1200MWh液冷集装箱储能系统
产业界对硫化物全固态电池的参与热情高涨,称其已进入商业化的“最后一公里”。然而,现实似乎更为复杂。一项即将成熟的电池技术,其上下游关键材料理应出现更明确的突破与工程化信号,但为何在新一代集流体领域,我们看到的却是路径分化、充满不确定性的景象?理论与现实之间的“温差”,或许揭示了集
在全固态电池产业化征途中,硫化物路线技术突破不断提速。近期,亿纬锂能在互动平台表示,目前该公司已完成Ah级软包硫化物全固态电池样品开发,百MWh的中试线预计在2025年投入运行。该公司计划于2026年实现全固态电池生产工艺的突破,推出一款高功率、高环境耐受性及绝对安全的全固态电池,主要用于混
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!