QuantumScape宣布的第一塊商業化的鋰金屬固態電池性能令人印象深刻。他們聲稱,他們可以將電動汽車的自主性提高高達80%,并且可以在短短15分鐘內從0充電到80%。
通過使用固體電解質而不是常規的液體溶液,固態電池按重量和體積來算,可以儲存比鋰離子電池多得多的能量。然而,到目前為止,事實證明,制造一個可靠且使用壽命適合任何車輛需求,并且有高充電和放電倍率、使用壽命長、沒有任何溫度或安全問題的電池,一直被證明是困難的。
QuantumScape表示,它已經通過使用鋰金屬陽極的新設計解決了這個問題,這些陽極不是在制造過程中形成的,而是在電池充電時在集流體上形成的。據他們報道,這種電池能量密度非常高。從體積來看,電池可以存儲1 kWh/L的電量,大約是當前特斯拉Model 3電池存儲的四倍。按重量計算,它提供380-500 Wh/kg,而特斯拉目前使用的電池包是260 Wh/kg。
QuantumScape電池以非常快的速度充電,允許在15分鐘內從0充電80%。在800次循環后,它可以保留80%以上的容量,這將使電動汽車行駛約240,000英里(386,000公里)。
鋰離子電池的共同發明者、2019年諾貝爾化學獎獲得者Stanley Whittingham表示:“……制造可工作的固態電池最困難的部分是需要同時滿足高能量密度、快速充電、長循環和寬工作溫度范圍的要求。這些數據表明,QuantumScape電池滿足所有這些要求,這是前所未有的。如果QuantumScape能夠將這項技術引入大規模生產,它具有改變該行業的潛力。”
根據卡內基-梅隆大學電池專家兼材料科學教授Venkat Viswanathan的說法,“……這些結果摧毀了以前認為在固態電池中可能發生的事情。保持足夠的電流密度,在不形成枝晶的情況下快速充電,長期以來一直是工業屆的圣杯。”
枝晶是微小、堅硬的樹狀結構,可以在鋰電池內生長,它們的針狀突起被稱為晶須。兩者都造成了巨大的傷害;值得注意的是,它們可以刺穿電池內部固態電解質或者隔膜,就像雜草可以戳穿混凝土露臺或鋪面公路一樣。它們還增加了電解質和鋰之間的不良反應,加速了電池故障。枝晶和晶須阻礙了鋰金屬電池的廣泛使用。
QuantumScape是一家美國公司,研究電動汽車的固態鋰金屬電池。該公司總部位于加利福尼亞州圣何塞,約有400人。它由斯坦福大學的Jagdeep Singh、Tim Holme和Fritz Prinz教授于2010年創立。2012年,QuantumScape開始與德國汽車制造商大眾合作。
2018年,大眾在該公司投資了1億美元,成為最大的股東。同年,大眾和QuantumScape宣布成立一個聯合生產項目,為大規模生產固態電池做準備。2020年6月,大眾對該公司進行了額外的200萬美元投資。
2020年9月,QuantumScape宣布與特殊目的收購公司Kensington Capital Acquisition合并。由于合并,QuantumScape將獲得1億美元的融資,包括大眾和卡塔爾投資管理局的融資。與此同時,該公司的股票將在紐約證券交易所以QS為符號上市。這筆交易于2020年11月完成,并為電池系列生產籌集了資金。
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