固态电池的承诺

十多年来,固态电池一直是能源技术中最诱人的承诺之一。通过用固体材料取代传统锂离子电池中的液态电解质,这些下一代电池理论上可以提供更高的能量密度、更快的充电时间、更高的安全性和更长的使用寿命。问题始终如一:没有人能够可靠地、大规模地、以可行的商业部署成本制造它们。

现在,一家名为 Donut Lab 的公司声称已经攻克了制造难题,宣布其在固态电池生产方面取得了重大突破。如果这一说法得到证实,可能会对电动汽车行业、电网规模储能和消费电子产品产生深远影响。但电池行业此前也曾听过大胆的声明,实验室演示与工厂生产之间的距离仍然巨大。

Donut Lab 的主张

Donut Lab 声称的突破具体集中在克服多年来阻碍固态电池发展的制造障碍。传统的固态电池方法面临几个基本挑战:固态电解质和电极材料之间的界面在反复充放电循环中容易降解,固态电解质材料本身可能很脆,在机械应力下会开裂,而且事实证明,使用现有电池制造基础设施难以扩大生产规模。

Donut Lab 表示,它已经开发出一种新颖的方法来解决这些问题,尽管该公司对其公开披露的技术细节有所选择。这家初创公司现在需要向潜在投资者、制造合作伙伴以及一个此前曾被过早的固态电池公告所困扰的行业证明其技术。

过早宣布的历史

固态电池领域有充分记录的历史,许多公司曾做出大胆声明,但最终未能转化为商业产品。QuantumScape 是最著名的固态电池初创公司之一,于 2020 年通过 SPAC 交易上市,当时备受炒作,但随着商业生产的时间线进一步延长,其股价大幅下跌。丰田公司拥有的固态电池专利可能比任何其他公司都多,但它一再推迟自己的商业化目标日期。

这段历史使得电池行业和投资界对新的突破性声明持谨慎态度是可以理解的。技术挑战确实非常困难,从一个可行的实验室原型到能够以有竞争力的成本生产数百万个电池的制造工艺之间存在着巨大的工程鸿沟,迄今为止还没有任何公司完全跨越。

为什么它很重要

尽管存在合理的怀疑,但真正固态电池突破的重要性不容小觑。目前的锂离子电池虽然比十年前有了显著改进,但面临着液态电解质化学性质所带来的根本限制。能量密度提升速度减缓,充电速度受到热管理挑战的限制,液态电解质中的易燃有机溶剂造成了安全隐患,需要厚重的保护性封装。

商业上可行的固态电池可以解锁电动汽车,使其单次充电续航里程超过 500 英里,充电时间以分钟而不是小时计算。对于电网规模储能,固态技术可以提供持续数十年而容量不会显著下降的系统,从根本上改变可再生能源整合的经济性。

汽车行业尤其密切关注固态电池的发展。包括丰田、宝马和大众在内的几家主要汽车制造商已在固态电池项目上投入了数十亿美元,将这项技术视为电动汽车性能和成本降低方面下一个重大飞跃的关键。一家能够领先于这些现有企业兑现固态承诺的初创公司,将把自己定位在交通史上最大技术转型之一的中心。

证明问题

对于 Donut Lab 来说,前进的道路清晰但艰巨:以足够令人信服的方式展示技术,以吸引规模化所需的合作伙伴和资金,同时在一个对固态电池声明默认持怀疑态度的环境中航行。独立第三方对性能指标的验证、透明的数据共享以及可靠的制造路线图都将是建立信誉的关键。

该公司的名称对大多数行业观察者来说可能很陌生,但其时机与对下一代电池化学的更广泛的重新兴趣时刻相吻合。随着钠离子电池开始实现商业部署,以及锂硫和锂金属技术在开发管道中取得进展,储能格局比过去十年中的任何时候都更具活力和竞争力。

Donut Lab 的主张能否经受住同行评审、投资者尽职调查和制造现实的严格审查,还有待观察。但该公司的出现再次提醒我们,制造更好的电池的竞赛是本十年最重要的技术竞争之一,其中蕴含着巨大的经济和环境风险。

本文基于 MIT Technology Review 的报道。 阅读原文

Originally published on