中國儲能網(wǎng)訊：大眾汽車近日宣布向QuantumScape投資約1億美元，目標在2025年前建立固態(tài)電池生產(chǎn)線。QuantumScape目前擁有超過200多項關(guān)于固態(tài)電池的技術(shù)專利。在本輪注資中，大眾將會派遣一位高管擔(dān)任QuantumScape董事會成員，該公司計劃在2025年研發(fā)并擁有可量產(chǎn)的固態(tài)電池。
大眾汽車集團研發(fā)負責(zé)人Axel Heinrich認為，固態(tài)電池技術(shù)會成為電動汽車行業(yè)的一個轉(zhuǎn)折點。通過增加在QuantumScape的股份和成立合資企業(yè)，加強和加深與創(chuàng)新伙伴的戰(zhàn)略合作，確保達成QuantumScape為大眾提供固態(tài)電池技術(shù)的承諾。
從戰(zhàn)略層面，隨著整車企業(yè)開始選擇電氣化路線，特別是圍繞純電動為核心的時候，就不得不考慮未來的出路。嚴格來說，固態(tài)電池方面的投入競爭還并不激烈。目前的主要動力電池提供商，都在現(xiàn)有的Gen3a，即從NCM523體系或NCM622體系往NCM811的方向去努力，現(xiàn)在確定的動力電池訂單是實實在在的。
圖1 動力電池的化學(xué)體系發(fā)展
寶馬跟寧德時代（CATL）的采購意向并非只從2021年的iNEXT車型開始，寧德時代從2019年就會為純電動MINI及2020年量產(chǎn)的純電動iX3供應(yīng)電芯。這個切換也表明，三星SDI在往811方向走的時候，速度并沒有后來居上的CATL快，也沒有滿足整車企業(yè)的訴求。
當(dāng)整車企業(yè)花了數(shù)百億美金大力氣去做純電動汽車平臺的時候，對電芯供應(yīng)商的成本和產(chǎn)品優(yōu)化提出了更苛刻的要求。
圖2 寶馬動力電池供應(yīng)商在不同平臺切換
因此，電芯企業(yè)在供應(yīng)現(xiàn)在這一代電芯，并往下一代電芯發(fā)展的時候，還是有壓力的。一個是要滿足現(xiàn)有車型平臺的開發(fā)需求，在電芯開發(fā)、優(yōu)化、制造和采購方面聚焦，同時也需要往難度更大的研發(fā)方向走。面對產(chǎn)品跟不上就被切換的威脅，現(xiàn)實來的更重要。
如下圖所示，這一代電池（Gen4）往下一代發(fā)展過程中，整車企業(yè)的角色很重要。對現(xiàn)有產(chǎn)品的開發(fā)，整車企業(yè)的角色更多的是提出需求，在整個產(chǎn)品驗證方向上去做技術(shù)和產(chǎn)品管理。而在下一代電池開發(fā)上，特別是有關(guān)核心專利和難點上面，以下的幾個車企，大概能給我們一些思路：
1. 具備開發(fā)基礎(chǔ)的：如豐田，自身持續(xù)在研發(fā)上投入，再和松下合作固態(tài)電池研究，從不同層面去研究和解決問題，準備Gen 4a電芯的小規(guī)模量產(chǎn)。本田和日產(chǎn)的思路也差不多。
2. 投資合作的：以大眾和寶馬為例，通過美國科技初創(chuàng)公司來做。
圖3 整車企業(yè)需要把時間點提前
寶馬宣布將投資2億歐元在慕尼黑建立電芯研發(fā)中心，開始涉及電芯級別的技術(shù)驗證和開發(fā)，這個研發(fā)中心會有200名工程師，將在2019年春開幕。研發(fā)中心會對電芯不同的化學(xué)成分進行研究，驗證在極端氣候環(huán)境下這些電芯性能表現(xiàn)，慢充以及快充的區(qū)別、電池的尺寸以及體積等等。之前寶馬把大量的測試放在第三方TUV實驗室，而這次基本把電芯方面的差異拿回到公司內(nèi)。
圖4 寶馬電池研發(fā)中心
這種方式是除依靠大學(xué)研究、電芯供應(yīng)商、材料供應(yīng)商之外，可以獨立在電芯級別做設(shè)計開發(fā)和驗證的快速過程。應(yīng)該是想依靠高端的研究人員，來做一些IP，徹底搞懂電芯層面的設(shè)計和過程差異，并配置一些試制電芯的能力。
寶馬還有和Solid Power在固態(tài)電池方面的前端合作。Solid Power是科羅拉多州的一家初創(chuàng)公司，成立于2012年，除了科羅拉多大學(xué)博爾德分校及國防高級研究計劃局的資助外，還獲得過美國空軍，美國國家科學(xué)基金會和美國導(dǎo)彈防御局的資金支持。 針對傳統(tǒng)全固態(tài)電池中固體電解質(zhì)和LiCoO2之間界面電阻高，接觸不良的缺陷，Solid Power公司的科學(xué)家們使用ALD(原子層沉積技術(shù))來解決這個問題。 Solid Power的電池材料采用100%的無機材料，無易燃和易揮發(fā)成分，具有優(yōu)異的保質(zhì)期和高溫穩(wěn)定性。放在整個電池系統(tǒng)中看，由于消除了一些與鋰離子系統(tǒng)相關(guān)的安全特征的潛在消費，使得成本大大降低。 Solid Power目前擁有一座占地7000平方英尺的先進生產(chǎn)基地，具備新材料合成、小批量中試材料和電池生產(chǎn)，以及原型設(shè)備組裝和表征能力。
圖5 寶馬對于固態(tài)電池的投入也是處在外部依賴和獨立開發(fā)兩方面同時進行
全球動力電池產(chǎn)業(yè)供應(yīng)商資源的高度集中化趨勢日益明顯，一方面是現(xiàn)有項目的集中化顯著，在競爭中被掃出局的企業(yè)，可能只能轉(zhuǎn)向下一代電池研發(fā)。只有部分企業(yè)和現(xiàn)有的研發(fā)者投入，形成格局上的分流可能才是比較好的結(jié)果。如果全部電池企業(yè)都去擴大規(guī)模，搶占現(xiàn)有的訂單，某種意義上是很困難的。在國外，是通過市場的因素考慮，類似博世放棄鋰電池業(yè)務(wù)，日本的傳統(tǒng)鋰電池企業(yè)逐步放棄跟隨，都體現(xiàn)當(dāng)前時刻做動力鋰電池業(yè)務(wù)的高投入和高風(fēng)險的回報。這個退出過程是基于市場考慮的。而國內(nèi)，短期內(nèi)動力電池企業(yè)先期投入這么多，很難說退就退，而且國內(nèi)的電動汽車的企業(yè)明顯比國外多，大家都有機會，使得退出期變長，資源（人員、資金）都集中于相對重復(fù)的工作。
小結(jié)：
整車企業(yè)目前投資固態(tài)電池技術(shù)，并不是真正認為固態(tài)電池已經(jīng)具備現(xiàn)實的裝車特性，相對于鋰電池各個方面的綜合特性，還有很多是新技術(shù)滿足不了的。但是作為技術(shù)演進階段，投入到這個領(lǐng)域獲取有限的產(chǎn)出也能帶來可能的知識產(chǎn)權(quán)收益。這方面的產(chǎn)出，并不會單純以專利和論文的形式體現(xiàn)，更多的還是公司的內(nèi)部積累，特別是整車企業(yè)對于下一代電芯的理解形式，這可能是這些投資的真正價值所在。
