技術(shù) 大眾固態(tài)電池

解析大眾兩次投資的QuantumScape全固態(tài)電池技術(shù)

NE研究院 2018-06-28 06:30

德國(guó)大眾集團(tuán)近日宣布與美國(guó)QuantumScape公司合作，雙方合作目標(biāo)是使QuantumScape正在開(kāi)發(fā)中的全固態(tài)電池在2025年前實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。大眾集團(tuán)將出資1億美金給到QuantumScape，并派遣人員參與到QuantumScape的開(kāi)發(fā)中。

QuantumScape是斯坦福大學(xué)前研究人員于2010年成立的風(fēng)險(xiǎn)投資公司。目前，包括正在申請(qǐng)的部分，全固態(tài)電池方面的專利累計(jì)達(dá)到約200篇。

殺手锏是氧化物基電解質(zhì)和獨(dú)有正極材料

查看QuantumScape的專利，發(fā)現(xiàn)該公司開(kāi)發(fā)中的下一代電池中具備多個(gè)分支，很難預(yù)測(cè)其最終確定的路線是哪一種。其中之一是所謂的「AllElectron Battery」（AEB）電池，雖然該電池被稱為全固態(tài)電池，但實(shí)際上不屬于Li離子2次電池，而是一種特殊電容器。常規(guī)電容器中，電極之間的電介質(zhì)是電流無(wú)法通過(guò)的絕緣體，但在AEB中允許電子輕微流動(dòng)。此外，還設(shè)計(jì)了使用量子點(diǎn)等增加能量容量的措施。

圖2：2018年5月15日公布的QuantumScape專利（US009970711），圖為其中LLZ燒結(jié)工藝相關(guān)的燒結(jié)后材料截面。

其次，全固態(tài)Li離子二次電池也在開(kāi)發(fā)中。該電池公司的技術(shù)特點(diǎn)之一是在正極材料采用了氟化鐵（FeFx）和硫化鐵（FESX）等的混合材料，相對(duì)于Li / Li +材料，實(shí)現(xiàn)了4.5V的輸出電壓與作為正極材料400mAh/g的電流容量。

此外，該公司還開(kāi)發(fā)了兩個(gè)方向的全固態(tài)電池電解質(zhì)，其中一種是以基于東京工業(yè)大學(xué)與豐田汽車聯(lián)合開(kāi)發(fā)的硫化物系材料“LGPS”為基礎(chǔ)所開(kāi)發(fā)的電解質(zhì)材料，另一種是以“LixLa3Zr2O12（LLZ）”等石榴石型氧化物系材料為基礎(chǔ)的材料。然而無(wú)論哪一種，目前來(lái)看都還沒(méi)有研發(fā)出性能特別優(yōu)異的材料，從最新的公開(kāi)專利可以看到，目前QuantumScape正在研究采用LLZ粉末的電池的制造方法。

全固體電池可將e-Golf續(xù)航增至750公里

圖1：QuantumScape的官方網(wǎng)頁(yè)

大眾從很多年前開(kāi)始關(guān)注QuantumScape，2014年12月已持有后者5%的股權(quán)，如今的1億美元為新增投資，這也說(shuō)明大眾對(duì)于后者的技術(shù)實(shí)現(xiàn)可能性較為確定。

目前已經(jīng)在德國(guó)使用QuantumScape試制的全固態(tài)電池安裝在車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，完成了操作測(cè)試實(shí)驗(yàn)。大眾派遣到QuantumScape的是大眾集團(tuán)研究部負(fù)責(zé)人Axel Heinrich先生。他表示“通過(guò)VW豐富的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)與QuantumScape的技術(shù)相結(jié)合，我們希望加速全固態(tài)電池的商業(yè)化，向著零排放的下一代移動(dòng)工具不斷前進(jìn)?！?/p>

大眾認(rèn)為，如果使用新開(kāi)發(fā)的全固態(tài)電池，該公司的EV車型“e-Golf”的續(xù)航里程可以從現(xiàn)有的300公里上升到約750公里。

大眾集團(tuán)已經(jīng)明確把賭注押在電動(dòng)化上，但此前大眾一直在關(guān)鍵的鋰離子電池上缺少競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，他的主要供應(yīng)商三星SDI、松下都分別和寶馬、豐田有戰(zhàn)略合作關(guān)系，大眾很難在這個(gè)領(lǐng)域領(lǐng)先。此次通過(guò)加速與QuantumScape的合作，旨在固態(tài)電池領(lǐng)域獲得優(yōu)勢(shì)。