车用电池新时代？

更短的充电时间和更长的续航距离正成为新能源汽车制造厂家克敌制胜的最重要武器之一，如果不是唯一的话。一些科学家在他们创立的公司中，正在试验制造下一代电池。这种电池可以让电动汽车在几分钟完成内充电，并行驶数百英里(下图 ACS Energy LETTERS)。非但如此，新一代电池的制造成本还大大低于目前市场上普遍使用的电池。实际上，已经有领先的初创公司让汽车制造商开始对这些技术进行道路测试，以确定它们的安全可靠性。

创新电池技术研发公司

加利福尼亚州圣何塞电池制造商 QuantumScape 是一家专注于创新电池研制的科技公司。QuantumScape 创始人兼首席执行官辛格 (Jagdeep Singh) 与斯坦福大学教授普林茨 (Fritz Prinz) 和斯坦福大学研究员霍尔姆 (Tim Holme) 合作，经过多年的实验，开发了一种陶瓷材料，用固体材料代替在电池正负极之间携带能量的液体电解质，从而能储存更多的能量。2022年6月26日，QuantumScape 宣布试生产出驾驶里程650公里、充电时间15分钟的固态电池(下图 TorgueNews)。该公司已在圣何塞建立一家工厂，并计划2024年开始批量生产销售新一代电池。

成立于2012年的 SES AI，是另一家从事下一代电池研究的创新公司。公司总部位于位于马萨诸塞州沃本 (Woburn, MA) 的SES AI新型电池技术由麻省理工学院开发的。SES AI 使用的是混合电解质技术 -- 电池在锂金属阳极上有固体保护涂层，在阴极上有液体。SES AI 已经制造了一个107安培小时(Ah)的混合锂金属电池，这是世界上最大的，也是第一个足以驱动电动汽车的电池 (下图 Seeking Alpha)。SES AI 于2021年第三季度在上海开建其混合锂金属电池工厂，预计2023年时完成这座达30万平方英尺的上海 Giga 锂金属电池工厂建设。

其它几家值得提及的新一代电池技术研发公司包括：位于加州阿拉米达 (Alameda) 的 Sila 公司，该公司开发了能显著改善现有电池设计性能的材料，提供效能20%以上；位于华盛顿州西雅图附近 Woodinville 的 Group14 技术公司，和加利福尼亚州帕洛阿尔托的 OneD 电池科学公司。这三家公司都已经找到了在电池内部使用硅，而非普遍使用的石墨，来储存电能的方法(下图 pv magazine)。硅比石墨能储存更多的能量，从而使电池更轻、更便宜、充电更快。硅还将缓解美国对中国大陆提炼的石墨的依赖。Sila、OneD 和 Group14 正在华盛顿州的各自工厂加紧生产。Sila 公司今年5月宣布了一项协议，将从2025年开始向梅赛德斯-奔驰供应硅材料，用于其豪华运动型多功能车。而保时捷 (Porsche) 已宣布计划在2024年前使用 Group14 的硅材料，尽管数量有限。Group14 首席执行官鲁比 (Rick Luebbe) 表示，一家大型制造商将在明年部署该公司的技术，他表示，该技术将使汽车在10分钟内充电。

创新电池接受考验

QuantumScape背后的主要支持机构和个人包括大众汽车 (Volkswagen)、比尔·盖茨、谷歌和亚马逊的首批投资者之一多尔 (John Doerr) 和特斯拉联合创始人斯特劳贝尔 (J.B.Straubel)。SES AI 则得到了通用汽车 (GM)、现代 (Hyundai)、本田 (HONDA)、中国大陆汽车制造商吉利 (GEELY) 和上汽 (SAIC) 以及韩国电池制造商 SK Innovation 的支持。

目前，下一代新电池样品正在接受汽车制造公司的路试考验。SES AI 正与通用汽车和现代汽车合作，向他们提供了于演示的A样品，使其成为与汽车制造商联合开发锂金属电池的公司。

特斯拉前高管迪克 (David Deak) 表示，创新公司保证的更短充电时间和更长续航距离可能会以电池寿命为代价。“大多数新材料概念带来了巨大的性能指标，但在其他方面有所妥协，” 迪克先生如是说。无可否认，能否有任何电池通过实际道路测试是一个巨大的未知数。毕竟，在工厂里生产数百万块电池要比在洁净的试验室里生产几百块电池困难得多。这些新型电池是否能承受崎岖道路、寒流、热浪和洗车。汽车制造商还想知道这些电池是否可以充电数百次而不失去储存电能的能力，它们是否可以在发生碰撞时不起火，以及它们是否可以廉价制造。

电池技术创新公司则对其开发的新一代电池信心满满。SES AI 首席执行官兼联合创始人胡启超 (Qichao Hu 下图 YouTube) 表示，他们已经解决了制造更安全、更便宜、更强大的电池所需的基本科学障碍。现在的问题是如何将它们大量生产出来。SES AI 正着手解决规模生产的问题 -- 今年3月在上海开建生产原型电池的工厂，计划从2025年开始向汽车制造商大量供货。

如果一切顺利的话，最多三年后咱就可以有续航距离500英里以上、充电时间不超过10分钟的电动汽车了。未来可期。

参考资料

Ewing, J. (2022). Advanced E.V. Batteries Move From Labs to Mass Production. The New York Times. 链接 https://www.nytimes.com/2022/07/12/business/electric-vehicle-batteries.html

Pitchbook. (2022). SES (Energy Storage) Overview. 链接  https://pitchbook.com/profiles/company/107282-89#overview

QuantumScape. (2022). Advantage. 链接  https://www.quantumscape.com/technology/#energydensity

SES. (2022). Our history. 链接 https://ses.ai/our-history/

Wiki. (2022). QuantumScape. 链接 https://en.wikipedia.org/wiki/QuantumScape