「固態電池普及之日，就是燃油車退出歷史舞台時」，這是多年前新能源業流傳的話。
福斯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」，和可控核融合商業化前的能源設備終點。彷彿誰能先做出固態電池並成功商業化，誰就能拿到鋰電技術的「聖杯」，成為能量盒的解密者和全球新能源業霸主。
這背景下，全球新能源業者、分析師和投資人都瘋狂追逐鋰電技術。以QuantumScape、Solid Power等為代表的美國新創，豐田、日產、松下等日本汽車和化工巨頭，以及中國電化學材料企業，紛紛加入競賽。
QuantumScape（QS）是代表性企業，投資者陣容強大，包括福斯汽車集團和比爾蓋茲。QS也不負眾望，2020年上市前就驗證單層電池室溫加壓，以1C速度充放電循環千次後還能保持原始儲能量90%，QS宣布也與福斯合作建生產線，2025年投產。QS股價直接推高10倍。
然而狂歡節過去，越來越多人質疑，畢竟單層電池距離實際應用還非常遠，即便技術問題解決，能否商業化也成問題。QS無機氧化物固態電解質層，重量是傳統鋰電隔膜10倍以上，固態電解質離子電導率低，影響放電倍率和低溫工況性能。QS不得不在電池正極側增加不少20%質量的氧化物使離子電導。
這些非活性物質增加，使電池能量密度降低，專家表示QS電池能量密度難以超過350Wh/kg，無法和主流傳統鋰電高階產品拉開差距，想達固態電池理論能量密度的峰值標準，更是難上加難。
人們以為固態電池是因固態才有高能量密度，這完全錯誤，真正提升電池能量密度的關鍵在用矽或鋰金屬負極。這兩種負極也用於液態電池，以提升能量密度。另一方面，固態電池更高安全等級同樣經不起推敲。人們普遍認為，固態電解質絕緣性好，不可燃、不揮發，即便變形，也不會導致電解質外漏，但物理性能安全只是電池安全之一，其他問題高危險性都可能讓固態不安全。
美國能源部研究發現，全固態電池受鋰晶枝引發短路時，溫度比傳統鋰離子電池更高，熱量釋放可能使易燃包裝或附近材料起火；當固態電解質層因各種原因完整性受損，反應會釋放巨大熱量。有趣的是，QS的萬聖節活動，連續多年都有人扮成鋰晶枝形狀的怪物。
▲ 鋰晶枝。（Source：EEWeb）
且QS採用的氧化物片電解質硬度太高，不得不增加膠態電解質改善介面，會降低固態電池的安全性，尤其氧化物片因金屬鋰沉積的臨界電流密度很小，使用時很容易短路。
QS去年底對電池安全性含糊其辭，勉強做出首批原型固態電池交貨給車廠，創辦人、CEO兼董事長Jagdeep Singh提到這批電池產品的可靠性「仍有很大提升空間」。
不僅如此，量產也有許多問題沒解決。雖然氧化物基電解質在空氣中更穩定，但製程要求很高，需800°C以上高溫燒結才能緻密成型，大尺寸、超薄和無缺陷陶瓷製程要求極高，量產挑戰頗高。
生產環境和原材料純度方面，全固態電池要求更比傳統鋰電高。批量生產大尺寸電解質薄膜可能有困難，因此全固態電池量產初期只能小規模生產，給成本容忍度更高的領域。南韓新能源研究機構SNE報告指出，即便到量產階段，全固態電池成本至少是鋰離子電池兩倍，與新能源車業追求的「降本」背道而馳。
固態電池的狂歡盛宴，最聰明的資本最先冷靜下來。去年底摩根士丹利分析師Adam Jonas報告，將QS評等從「觀望」下調至「減持」，並將目標價從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車廠認可的時間線不確定性，以及公司融資困難。Adam Jonas表示，雖然固態電池仍代表能源儲存的未來，但事實證明，實現目標之路比大眾和市場預期的更困難，也更遙遠。
由於市值不斷縮水，股價從高位132美元跌至現在約7美元，QS也開始裁員，似乎進入Gartner技術成熟曲線的「泡沫破裂谷底期」。這匹黑馬周圍的泡沫開始消失。
QS在技術和資本雙難中苦苦掙扎同時，美國新能源車品牌Fisker宣布放棄固態電池，轉而推出搭載液態鋰離子電池的普通電動車。許多人或許記得2018年，Fisker表示數月內量產固態電池，現在創辦人只能用薄弱解釋掩蓋尷尬：「固態電池是當你覺得完成90%、幾乎達成目標時，突然意識到剩下10%比之前90%困難多了的技術。」
豐田固態電池故事跳票是個關鍵。一直押注油電混動路線，導致純電技術落後的豐田，一直希望提早佈局固態電池技術來超車，最早可追溯到2008年，宣布和英國公司伊利卡（Ilika）合作研發固態電池材料。
10年過去，豐田固態電池合作夥伴少說也有七八家，甚至連專利都累積了1,300多項，數量遙遙領先，是排名二至五名的四家日韓企業相加，可惜的是，技術到量產的難度不亞於西方取經。2021年「2030電池戰略會」活動，豐田表示高能量密度全固態電池研發不樂觀，一直無法突破合適硫化物電解質材料這關鍵。
（Source：豐田）
技術困難無法克服，豐田不得不一再延後全固態產品量產，2019年表示2020年東京奧運會會推出搭載固態電池的新能源車，然而奧運延後一年，給豐田更多時間，消費者仍等不到固態電池車。同時商業化豐田也選了一條奇妙路線──固態電池技術先給混動車用，而非純電車型。
考慮到電動化特別純電化在中國形成不可阻擋的趨勢，燃油車的黃昏壯麗，純電車型的曙光刺眼，讓非增程混動車市場前景一片黯淡。加上豐田車輛技術更新週期太長，普遍達4~5年，唯一純電車型bZ4X初戰告捷，又遇上大規模召回（但非電池問題）。
豐田決策再次讓人感受其在新能源時代的無所適從，儘管豐田表示2025年前會推出固態電池，但「狼來了」讓人對固態電池技術的期待降低不少。豐田兌現承諾的時間不多，4月上海車展，寧德時代發表凝聚態電池，最高500Wh/kg能量密度、高安全，關鍵是今年量產。更大可能是凝聚態裝車後，固態電池或失去商業化可能性。
如今固態電池曾被萬眾期待的終極電池技術，難撐起燃油車「終結者」、鋰電「聖杯」名號，看起來像一群人在錯誤的技術路線做了一場夢，夢醒時分或許已到。
（本文由 品玩 授權轉載；首圖來源：QuantumScape）
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