“固態電池普及之日，就是燃油車退出歷史舞臺之時。”
這是多年前流傳于新能源行業的一句話。大眾汽車電芯中心負責人弗蘭克·布洛梅甚至將固態電池稱為鋰離子電池的“最終篇章”和可控核聚變民用化之前的能源設備終點。
仿佛誰能率先造出固態電池并實現其大規模商業化，誰就將獲得鋰電技術的“圣杯”，成為能量魔方的解密者，和全球新能源行業的霸主。
(資料圖片僅供參考)
正是在這樣的背景下，全球新能源從業者、分析師和投資人們都開始瘋狂追逐這一方向。以 QuantumScape、Solid Power 等為代表的美國創業公司，豐田、日產、松下等日本汽車和化工巨頭，以及一些中國電化學材料方面的企業，紛紛加入了領域內的較量。
QuantumScape（簡稱QS）是其中的代表性企業，其背后的投資者也是陣容強大，包括大眾汽車集團和比爾·蓋茨。
QS也不負眾望，在2020年上市前，QS已經驗證了他們的單層電池在室溫加壓的情況下，以1C的速率充放電循環1000次后還可以保持初始儲能量的90%。同時QS宣布他們已與大眾合作啟動生產線的建設，預計在2025年可投產。這直接把QS的股價推高了10倍。
然而，狂歡之后，越來越多的人提出質疑，畢竟單層電池距離實際應用還非常遙遠，即便技術問題解決了，能否商用化也成問題。
QuantumScape采用的無機氧化物固態電解質層，重量是傳統鋰電隔膜的10倍以上，由于固態電解質離子電導率低，影響了放電倍率和低溫工況下的性能。該公司不得不在電池正極側添加不少于20%質量的氧化物提供離子電導。
這些非活性物質的增加，使得電池的能量密度降低，有行業資深專家告訴品駕，QuantumScape電池能量密度難以超過350Wh/kg，無法和主流傳統鋰電高端產品水平拉開差距，想要達到固態電池理論能量密度的峰值水平，更是難上加難。
事實上，人們認為固態電池是因為固態帶來的高能量密度是完全錯誤的。真正提升電池能量密度的關鍵在于使用硅或者鋰金屬負極。這兩種負極也正用于液態電池，以提升能量密度。
另一方面，固態電池的更高安全級別同樣經不起推敲。人們普遍認為，固態電解質絕緣性好，不可燃、不揮發，即便發生了形變，也不會導致電解質外漏，但物理性能的安全只是電池安全的一個側面，其他任何一個側面的高危都可能讓固態等于不安全。
美國能源部的一項研究發現，全固態電池在因為鋰枝晶引發短路的溫度比傳統鋰離子電池更高，而熱量的釋放可能會通過易燃包裝或者附近的其他材料而起火；并且當固態電解質層因為各種原因而完整性受損的時候，反應更是會釋放巨大的熱量。有趣的是，QuantumScape公司的萬圣節活動上，連續很多年都會有人假扮成一個鋰枝晶形狀的怪物。
更值得人們關注的是，QuantumScape采用的氧化物片電解質硬度太高，不得不增加凝膠電解質來改善界面，而這樣做將會降低固態電池的本征安全性。尤其是其氧化物片由于金屬鋰沉積的臨界電流密度很小，在未來使用中將很容易發生短路。
QuantumScape在去年年底也對電池安全含糊其辭，當時該公司勉強造出了首批原型固態電池并交付給汽車客戶，創始人、CEO兼董事長Jagdeep Singh提到這批電池產品的可靠性方面“仍有很大提升空間”。
不僅如此，量產也仍有許多問題沒有解決。雖然氧化物基電解質這種材料在空氣中具有更好的穩定性，但對制造工藝要求很高，需要800攝氏度以上的高溫燒結才可以致密成型，對于大尺寸、超薄和無缺陷的陶瓷制備工藝有著極高的要求，對電池規模化制造帶來了更大的挑戰。
在生產環境和原材料純度方面，全固態電池的要求更是比傳統鋰電更高。批量生產大尺寸的電解質薄膜可能存在困難，因此全固態電池的量產初期或只能小規模生產，用于一些對于成本容忍度更高的領域。韓國新能源研究機構 SNE報告指出，即便到了量產階段，全固態電池的成本至少也是鋰離子電池的兩倍，跟新能源汽車行業追求的“降本”背道而馳。
固態電池的狂歡盛宴里，最聰明的資本最先冷靜下來。同樣在去年底，摩根士丹利分析師Adam Jonas發布研報，將QS評級從“持股觀望”下調至“減持”，并將目標價從12美元下調至僅4美元，創華爾街新低。原因包括規模化和獲得整車廠認可的時間線的不確定性，以及公司面臨更困難的融資環境。Adam Jonas表示，雖然固態電池可能仍然代表著能源存儲的未來，但事實證明，實現這一目標的道路比我們和市場預期的更困難，也更遙遠。
由于市值也不斷脫水，股價從高位的132美元跌至今天的7美元，QS公司也開始裁員，似乎進入了 Gartner 技術成熟度曲線的“泡沫破裂谷底期”。結果，環繞在這匹曾經的黑馬周圍的泡沫，開始崩塌。
在QS仍然在技術和資本的雙難中苦苦掙扎的同時，美國新能源汽車品牌菲斯克已經宣布放棄研發固態電池的計劃，轉而推出搭載液態鋰離子電池的普通電動車。許多人或許還記得2018年，該公司就表示將在數月之內量產固態電池。如今該公司創始人只能用這樣的解釋來掩蓋當初的尷尬，“固態電池是一種這樣的技術，當你覺得你已經完成了90%，幾乎達到目標時，然后你意識到剩下的10%比前面的90%困難得多。”
豐田的固態電池故事里跳票是個關鍵詞。在新能源方面一直押注油電混動路線，導致純電技術落后的豐田，一直希望通過提早布局固態電池技術進行超車。其布局固態電池最早可以追溯到2008年，當時該公司宣布和英國創業公司伊利卡（Ilika）合作共同研發固態電池材料。
10年過去了，豐田在固態電池上的合作伙伴少說也有了七八家，甚至連這方面的專利都已經累積到了1300多項，數量遙遙領先，是排名2-5的四家日韓企業的相加之和。可惜的是，從技術落地到量產的難度不亞于一次西天取經。在前年一場名為“2030電池戰略會”的活動上，豐田表示在高能量密度的全固態電池方面研發進展不樂觀，在合適的硫化物電解質材料這一關鍵課題上一直未能破局。
圖片來源：豐田
在技術困難無法攻克的背景下，豐田不得不一再推遲全固態產品的量產，其2019年就表示，將在2020年東京奧運會時推出一款搭載固態電池的新能源車型。然而即便奧運會推遲了一年，給了豐田更多的時間，消費者仍然未能等到固態電池搭載車型。同時在商業化方面選了一條令人扶額的路線：將固態電池技術優先投放混動汽車產品，而非面向純電車型一步到位。
考慮到電動化，特別是純電化在中國已經形成了不可阻擋的趨勢，燃油車的黃昏壯麗，純電車型的曙光刺眼，讓非增程混動車型的市場前景一片黯淡。加之豐田本身的車輛技術迭代周期太長，普遍達到4-5年；其唯一的一輛純電車型bZ4X初戰告捷，又遭遇大規模召回（盡管是非電池原因），在前幾天終于官宣項目徹底停產。
豐田的決策，再次令人感受到了這家日本汽車巨頭在新能源時代的無所適從，盡管豐田表示要在2025年前推出固態電池。但“狼來了的故事”使人不得不降低對其在固態電池技術上的預期。
留給豐田兌現承諾的時間或許已經不多，在剛剛過去的上海車展寧德時代已經發布了凝聚態電池，最高500Wh/kg的高比能、高安全，關鍵在今年就可量產。因此更大的可能是，凝聚態裝車后，固態電池或許將徹底失去商業化的可能性。
如今固態電池這個曾被萬眾期待的終極電池技術，已經難再撐得起燃油車“終結者”、鋰電“圣杯”的名號。它看起來越來越像一群人在錯誤的技術路線上，共同做了一場夢。
