【科技.未來】數據亮麗惹市場熱炒 固態電池初創可挑戰Tesla?

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得到福士(Volkswagen)、蓋茨(Bill Gates)的支持,加上亮麗的實驗數據,美國初創QuantumScape及固態電池技術,被一些業界人士視為有望挑戰使用鋰離子電池的電動車龍頭Tesla。德國汽車研究中心(CAR)總監Ferdinand Dudenhöffer認為:「如果他們能夠比Tesla更早將這項技術推出市場,那麼馬斯克(Elon Musk,Tesla行政總裁)將會有麻煩。」QuantumScape行政總裁Jagdeep Singh更自信地說:「Tesla可能比任何其他公司都願意把握機會。如果我們的電池能夠運作,他們就會用。」

承接上文:【科技.未來】滿足五大關鍵需求 固態電池可助電動車成為主流?

種種因素下,即使QuantumScape預計至少到2026年才可能有收入,仍引發了投資市場的狂熱。其股價自它去年11月借殼上市後飆升,在12月時的市值已超越了福特(Ford)。

QuantumScape以及一些市場分析人士認為,這公司可憑固態電池挑戰電動車公司Tesla。(Getty Images)

「2030年的技術」

然而,固態電池會否如這些初創公司和車廠預期般順利面世,仍存疑問。首先,一些業界人士提醒,要小心解讀QuantumScape的亮麗數據,因為那只是使用單層電池在實驗室測試的結果,技術上還不是完整的電動車電池。QuantumScape最終要將約100個單層電池堆疊成一顆電池單元,而為電動車供電就需要用上數以百個單元,但該公司至今尚未測試完整堆疊的電池。

美國阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)儲能科學協作中心主任Venkat Srinivasan解釋,當只是少批量生產電池時,較容易消除生產過程中出現的缺陷,但一旦大規模生產,就很難控制這些會損害電池性能的缺陷:「即使材料在小規模上看起來確實很有希望,但擴大規模時,這些缺陷可能會放大成更大的問題。實際操作與實驗室的規模非常不同。」

有專家提醒,QuantumScape固態電池的亮麗數據只是實驗測試結果,正式成品的性能如何仍然存疑。(QuantumScape)

美國馬里蘭大學化學與生物分子工程學助理教授Paul Albertus也提醒,歷史上已有很多過早聲稱電池技術突破的先例,所以任何新突破出現都必然被懷疑。他希望QuantumScape的電池能讓獨立機構測試,例如交予國家實驗室之類,在標準化的條件下試驗。

其次,美國密歇根大學專門研究能量存儲的機械工程師Jeff Sakamoto認為,有關鋰金屬固態電池的基本機械性能仍然存在大量知識缺口,恐怕會在相關技術商用化時構成問題。他認為,一款進入市場後卻性能未如理想的電池可能會阻礙電動車普及化:「令我驚訝的是,大家對於鋰金屬的機械屬性,以及鋰的物理特性如何影響固態電池的可行性仍所知甚少。我不知道這些知識缺口會在多大程度上影響鋰金屬固態電池的普及,但我們對這些基本特性了解愈多,就愈能順利地過渡至大規模採用。」馬斯克也在去年Tesla的第三季業績會議上向分析師提出質疑,指在節省電池空間上棄用傳統陽極「並不像聽起來那麼好」。

QuantumScape的固態電池。(QuantumScape)

至於性能方面,豐田動力總成部門副主席海田啓司也坦承豐田基於安全和耐用的考慮下,尚未充分發揮電池的能量密度潛力。例如他說豐田希望其固態電池能夠在長期使用下,像三十年後,還可保留逾90%原始性能:「這可以透過調節電池性能、操控系統或冷卻系統來做到。這或關乎我們使用電池或充電的方式,全局觀非常重要。」

即便這些公司真的找到了正確的固態電池設計,卡內基梅隆大學教授Jay Whitacre說,一大問題是如何大量生產:「長遠來看,最困難的就是擴大規模。」製造過程本身也極具挑戰,因為必須在超乾的無水環境中生產。海田去年向汽車媒體《汽車新聞》(Automotive News)說,現時這些電池是在手套箱中生產,過程緩慢、不方便,不適合大規模生產。

有電池業者質疑,鋰離子電池已有完善的產業鏈,但固態電池增加生產規模需時,短時間內未必具挑戰力。圖為德國一個鋰礦。(Getty Images)

此外,另一電池業者Sila Nanotechnologies認為最困難的是固態電池是否具市場競爭力,畢竟鋰離子電池已建立了全球大規模的採購、生產、運輸、安裝等方面的基建。能源諮詢公司Wood Mackenzie電池原材料研究分析師Milan Thakore也指出,現時鋰金屬的產量與石墨相比還是九牛一毛:「在看到生產和供應鏈規模擴大之前,固態電池仍然是2030年的技術。」

Singh雖然承認其公司仍然要面對種種挑戰,但他堅稱公司已解決了阻礙固態電池商業化的基礎科學難題:「我不是說剩下的都是瑣碎工作,但這不是電池可不可行的問題,而是工程問題。」

上文節錄於第249期《香港01》周報(2021年1月18日)《滿足五大關鍵需求 固態電池或助電動車成主流》。如欲閱讀全文請按此試閱周報電子刊,瀏覽更多深度報道。

249期《香港01》周報精選內容:

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