Quantumscape(QS)是一家固态电池研发公司,于年在斯坦福大学成立,公司有35%的股份由大众汽车公司持有,比尔盖茨是QuantumScape上市前支持者。QS于年9月通过与一家SPAC公司KensingtonCapital合并实现上市,合并前KensingtonCapital股价为10美元,而QS上市后股价一路飙涨,最高点达.73美元/股。

QS股价在触到.73美元后开始回调,并于1月4日在SeekingAlpha网站作者BrianMorin发文指出公司存在造假,其开发的固态电池无法用在汽车上,只能用于消费电子后当日大幅回调40.84%,随后投资者发起诉讼,公司股价陷入一路回调。2月12日摩根士丹利分析师发布QS看多研报,给予增持评级,目标价70美元,受此刺激公司股价大幅反弹,随后,2月16日公司发布四季度及全年财报,准备建设加州QS-0工厂,同时索罗斯基金公布增持QS.51万股价值2.8亿美元的QS股份,持仓占比达5.29%,在索罗斯基金仓位重排名第四,公司股价当日大涨31.36%。公司股价看似是进入了反弹的趋势中。

图:QS股价波动,来源:Tradingview

但是公司市值在还没有收入的情况下已经达到.62亿美元,这个时候任何估值方法都是无效的,关键是要看公司的固态电池是否具有决定性的突破,而创造收入要等到年电池进入试生产。在宝马、丰田、日产等巨头也纷纷投入研发固态电池的情况下,QS能否建立领先优势尚存悬念。

行业上看,固态电池替代传统锂电池乃大势所趋。传统的锂电池需要阳极、阴极、电解液、隔膜等材料,其充放电过程就是锂离子的转移过程。但是其能量密度受到限制,根据宝马公司发表的文章,传统锂电池正极材料的改善对电池能量密度的提升非常有限,上限在Wh/kg左右,而阴极碳硅材料转换成锂金属对电池能量密度的提升则非常显著,QS的固态电池能量密度能够达到Wh/L,除了能量密度外,固态电池还解决了其他重要问题:1、功率密度或快充问题;2、循环寿命;3、安全性;4、成本问题。因此,固态电池是未来动力电池的发展方向确凿无疑。

图:锂离子充作阴极对能力密度提升显著,来源:网络

固态电池阴极材料主要包括金属锂负极、碳族负极和氧化物负极三大类,其中金属锂负极因其高容量和低电位的优点是最为理想的全固态锂电池负极材料之一。

图:固态电池负极材料分类,来源:CNKI《为全固态锂电池“正名”》

锂金属负极会与电解液形成枝晶,导致电阻大幅增加,降低能量密度和电池在高功率下的工作能力。因此,固态电池需要固态电解质(分离器),从而避免枝晶的产生。这也是固态电池研究的重点之一,整个行业已经对此研究了超过40年。

图:全球固态电池研发机构,来源:CNKI《为全固态锂电池“正名”》

新的固态电解质(分离器)必须满足以下条件:具有类似于或优于当前的液体电解质的锂离子电导率;对锂金属具有化学和电化学稳定性;以及避免锂金属枝晶的形成。目前还没有能够满足这些条件的一款材料被发现,正在尝试的材料包括聚合物、硫化物、氧化物、QS使用的陶瓷材料以及复合材料。

其中,锂导电聚合物,如聚环氧乙烷最初被认为是合适的候选材料,但是它的电导率太低,需要高温才能工作,与锂金属的稳定性较差,而且太软,无法阻止枝晶的渗透,此外,在3.8伏以上,就变得不稳定。聚合物研究方面,IonicMaterials近期较受瞩目,已获得三星SDI、Dyson、万向等的投资,国内如CATL、珈伟股份取得一定进展。

而锂导电硫化物,如LGPS于年由RyojiKanno教授发现,它具备高电导率,但是热动力稳定性很差,需要进行外层涂覆,这又增加了电池的电阻。最重要的是,锂导电硫化物至今仍然无法避免枝晶的产生。不过,硫化物具有最好的导电能力,当前锂电巨头(CATL、SDI、SK、LG、松下)均选择以其为主要技术路径,其中丰田较为激进,其早在年就开始布局固态电池,计划于年推出固态电池车型,年实现量产。

锂导电氧化物方面,目前已经发现的几款氧化物具有较好的导电性和稳定性,但是仍然无法避免枝晶的产生。氧化物路径参与者较多,在3C上已有应用,LLZO是当前的热门材料,国内如辉能科技、江苏清陶是该领域知名玩家。

一些研究机构在尝试复合材料,将聚合物和陶瓷结合,使其兼具聚合物的便捷和陶瓷的硬度,但是同样无法阻止枝晶的产生,枝晶生长在了两种物质的结合处。

图:固态电池电解质材料比较,来源:CNKI《为全固态锂电池“正名”》

使用上述材料理论上都可以产生不错的实验数据,但是并不具备实际应用到电动车上的能力。在评估这些宣称的固态电池时,首先需要考虑其是使用锂金属阴极还是传统的碳或碳硅托管阴极,如果是后者,则是性能与传统锂离子电池差距不大,而如果是前者,则需要考虑其是否是应用在不妥协的条件下,包括室温条件下,高电流密度(即快速充电)。尤其是需要



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