固态锂离子电池撬开电动汽车一角,新能源市场缘何因此火爆?

相信没有什么会比电池技术更吸引投资者的眼球了,尤其是当他们看到QuantumScape (QS),一家试图将电动汽车 (EV) 固态锂电池商业化的公司,在本周早些时候股价上涨超过了20%。据专业人士推测,这一大幅增长得益于美国新通过的价值1.2万亿美元的基础设施法案,该法案指出,将拨款75亿美元,用于在全国范围内建设50万个电动汽车充电站。

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QuantumScape股价的波动,离不开收购公司(SPACs)的炒作,也显示出相关领域公开市场的活跃状态。在 2020 年底,上市不久的QuantumScape 股票就曾短暂飙升至每股 130 美元以上;在 2021 年 8 月,其短暂跌至每股 20 美元以下,现在在 30 美元左右徘徊。目前,QuantumScape没有产生任何收入,预计在 2024 年- 2025 年间,其才能完成电池商业化的步伐。然而,它的市值却已经飙升至155亿美元,丝毫不亚于酱油供应商龟甲万(Kikkoman, 2801.T)、Grubhub (GRUB)等拥有实际产品和服务的知名公司,类似的经历也发生在了另一家纯固态电动汽车电池制造商Solid Power身上。

固态锂离子电池

可充电锂离子电池由发电单元组成,这些单元包括阴极、阳极、隔板和电解液四部分。阴极含有锂和其他材料,阳极通常含有碳,阴阳极之间通过隔板进行分离。当电池进行充电和放电时,离子可以在液体化学介质也就是电解质中移动。相比于老式铅酸电池和镍氢电池,锂离子电池使用更高效,寿命更长,有更高的能量密度。

但由于使用液体电解质,锂离子电池变得很重。而且,液态电解质在极端温度下易燃,性质并不稳定。虽然目前很多技术致力于改良电池的性能,但锂离子电池的充电速度仍旧很慢。也正是基于这些原因,中国电动汽车制造商蔚来(Nio)选择了“不含电池”的模式,用户无需等待充电,而是可以更换电池。然而这并不能从根本上解决问题。虽然锂离子电池的能量密度总体上较为优良,但试想一下,在天气良好,人们迫切想要出行的时候,更换备用电池每次只能支持大约 300 英里的路程,这样的体验终归不太友好。

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于是,工程师们数十年间一直在研究开发纯固态的锂离子电池。理论上,固态电池可以由锂、硅或其他材料进行某种“简单地”组合,制成阳极来取代碳阳极,这可以解决或改善上述锂离子电池存在的许多问题。然而,这需要对目前的电池进行一些设计方面的修改,比如将隔板变成固体电解质。虽然固态电池目前已被用于包括心脏起搏器在内的一些小型设备,但由于技术尚未解决锂离子电池性质不稳定等问题,所以它目前还不能被安装在电动汽车中。

Solid Power 的股票情况

作为一家10年前成立于科罗拉多州的公司,Solid Power已经获得了1.865亿美元的融资。公司重要的投资方包括宝马集团(BMW Group)和福特(Ford),这两家公司目前已与Solid Power达成业务合作,共同为它们未来的全电动汽车大军开发固态电池。单是这两家公司,每年就在全球销售超过了600万辆汽车。得益于两家巨头的支持, Solid Power如果面向市场,无疑会拥有坚实的客户基础。今年早些时候,该公司完成了 1.35 亿美元的 B 轮融资。加上脱碳加收购公司 III (DCRC) SPAC 的承诺资金,Solid Power 预计将以总计约 6 亿美元的资产负债表以及 12 亿美元的估值进入公开市场。

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按照Solid Power的说法,公司目前已有足够的资金支持其开发固态电池,其研发的电池产品将拥有更稳定的性能和更长的使用寿命。如果该技术可以实现,预计电池每充电15分钟,即可给予用户行驶近 500 英里的良好驾车体验。

固态电池技术

Solid Power的核心技术创新在于使用了一种专有的硫化物固体电解质,这种材料受到了包括丰田和现代在内的,许多致力于固态电池研发的车企们的青睐。资料显示,这种硫化物固体电解质虽然没有开篇QuantumScape (QS)公司所开发的陶瓷隔板那么高科技,但却可以完美解决电动汽车的充电问题,而且它造价更低廉,制造更简易,更具可实现性。此外,根据solid Power公司的说法,硫化物的电导率是所有固体离子导电材料中最高的,这意味着从理论上讲,它们可以像我们现在使用的液体电解质一样,快速且高效地移动锂离子。

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事实上,Solid Power公司正在围绕硫化物固体电解质构建整个电池平台,以便将不同的阳极和阴极材料应用于现有和未来设计中。该公司计划从阳极硅开始,这被视为改进锂离子电池的第一步。Solid Power公司正在开发含硅量超过50%的阳极材料,使其能量密度接近金属锂电池。在快速充电等领域,硅材料也具有重大优势。公司的下一次产品迭代将使用锂金属阳极,以其质量为基础创造最高的能量。

该公司还在寻求改进阴极化学,包括硫化铁等材料,这些材料可以进一步提高比能量,同时又非常便宜和可持续。通过对镍和钴等高价金属材料的淘汰,Solid Power 相信,它可以将阴极的制造成本降低 90%,这一点非常关键,将决定其能否在 2030 年前实现固态电池与当前电池成本的持平。

应该购买固体电池股票吗?

在Solid Power试图实现其愿景并开始产生真正的收益之前,早期投资者将会面临一个长达十年期的等待。然而,值得注意的是,该公司并没有把建造昂贵的工厂并生产固态电池作为其唯一的收入来源。事实上,成品制造只是公司计划的一小部分。此外,Solid Power打算将其电池设计和制造技术授权给第三方商业合作伙伴。该工艺通过现有的锂离子设备便可实现,Solid Power认为,这决定了它们的技术更容易被客户买单。

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公司还做出了大胆的预测,其最大的收入来源将来自向任何开发硫化物固态电池的公司,不仅包括宝马和福特,还包括其他电池制造商和汽车原始设备制造商,对其专有电解质材料的二次出售尽管如此,Solid Power公司预计到2025年才会从硫化物电解质中获得可观的收入,而其电池的营收则要等到这此后的下一年才能实现。

当然,这并不代表情况是完全令人悲观的。毕竟,Solid Power背后还有两家实力雄厚的汽车制造商为其提供支持,其采用的创收战略也饱含时代技术的创新。与之类似的绿色技术,如碳捕获和聚变能源等,同样值得我们进一步关注。

结论

虽然固态电池不像登月技术一样“难于上青天”,但它的时间线很长,一直在向遥远的未来略微延伸。如果合并计划顺利,Solid Power将于2021年第四季度开始进行上市交易(股票代码 SLDP)。

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而相比于Solid Power,QuantumScape、Ilika (IKA.L)等同样是十分出色的固态电池研发公司。Ilika (IKA.L)既开发用于电子产品的微型固态电池,也开发大型电动汽车电池。令人惊讶的是,自2015年以来,该公司的股价上涨了约80%(而纳斯达克的涨幅超过了200%)。尽管其已经经营了15年之久,在2021年的营收也仅为300万美元左右,但这丝毫不影响它股价的持续走高。虽然对这些公司的短期投资并不见得完全可靠,但固态电池的研发,及其衍生而来的能源储存和电池库存等问题,却值得投资者进一步了解并长期投入关注。

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