usdt充币教程(www.6allbet.com):固态电池泛起大突破?QuantumScape 解决了「枝晶难题」?

admin 4周前 (09-21) 科技 122 1

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QuantumScape是一家锂金属电池创业公司,11月股市最先买卖的第一天,它的股价大涨57%。10天之后,QuantumScape的股价又翻了一倍,过了不到两周,股价再涨72%。在不到一个月的时间里,QuantumScape股价涨了5.7倍。随后股价最先大跌。与约莫两个月前相比,现在它的股价约莫只上涨了80%。

现在锂离子电池手艺似乎迎来重大突破,若是你能明了到这一点,便会明了QuantumScape的股价疯狂上涨相符逻辑。约莫45年前,埃克森美孚公司(Exxon)发现第一个锂储存装置,之后研究职员便最先起劲,想做到石油公司没有做成的事:开发出高纯锂电池,锂是元素周期表上最轻的金属。若是他们乐成了,新电池就能为电动汽车提供壮大的电力储存装置。惋惜,一直没有人有能力驾驭这种顽固的金属。

但金属电池有一个伟大缺陷,它会形成枝晶。枝晶的形成是电池重复充电和放电后金属积淀不均匀造成的。电池使用时间延伸,金属晶簇会生长,形状类似树枝,有时能够穿透电极隔离膜,进而造成电池短路,使装备「殒命」。研究职员想解决枝晶问题,但他们连引发的缘故原由都没有完全搞明了。有一点是研发职员认同的:枝晶很恐怖。在研发电池的过程中,若是发现枝晶最先泛起,也就意味着不得不宣告研究失败了。

去年12月,QuantumScape公布新闻,宣称公司取得令人瞩目的成就。它开发出新型锂金属电池,这种电池只要15分钟就能充满电,装进汽车,当汽车行驶24万英里之后,还能保持90%剩余电量。在一项测试中,电池甚至只要2分钟就能充满。一时间,华尔街和电池研究社群沸腾了。

不久前,QuantumScape的两位创始人接受采访,但他们似乎只想谈论一件事:公司是若何解决枝晶问题的?

QuantumScape CEO 杰迪普·辛格(Jagdeep Singh)和CFO 提姆·福尔摩(Tim Holme)注释说,公司找到了引发枝晶的准确缘故原由,随后研究职员开发一种质料,它可以在枝晶「发展」之前制止它们。若是研究成果真的有用,它会是1991年锂离子电池商业化之后电池领域最主要的突破。Singh说:「我们很幸运,最终开发出这样一种质料。团队发现了它。另有,团队可以用低成本大规模制造这种质料。若是做不到这一点,那就没有意义。」

在已往几年里,QuantumScape是一家很神秘的公司,它拒绝透露最基本的细节。去年9月,QuantumScape在纽交所上市,人人最先走近它。尽管云云,对于这种要害的星散质料(在南北极之间的薄膜片),QuantumScape仍然保持沉默。

有一个问题值得我们思索:班尼斯特(Bannister)时刻真的来了吗?从19世纪最先,全球赛跑教练和运动员都在起劲,试图杀青一个目的:在4分钟以内跑完1英里。1954年,一位25岁的英国医学院学生打破极限,他叫罗杰·班尼斯特(Roger Bannister)。惋惜新纪录并没有保持多久。46天之后,澳大利亚运动员又刷新纪录,第二年,在一次竞赛中居然有3位选手也到达目的。在随后的几年里,又有1400多人到达。由此可以看出,在4分钟内跑完1英里这个障碍只是意识上的,并非做不到。

枝晶只是意识上的障碍吗?其它企业也能打败吗?

2009年,辛格想发现新电池。那时他是Infinera光网路公司的CEO和创始人,辛格辞去事情,向理想挺进。辛格在史丹佛大学拿到电脑学位,在那里结识了质料学教授福尔摩和佛里兹·普林斯(Fritz Prinz)。第二年,QuantumScape公司建立。

辛格说:「我们那时并不知道应该若何制造更棒的电池,我们只是想增添能量密度,加速充电速率,增强平安性,等等。」不只云云,制造必须廉价,电池内不能有稀土或者有数质料(好比锗、铂、钯),制造必须可以连续,用现有锂离子电池制造机械就能生产。

很快辛格就得出结论,要造出超级电池,最好的选择是锂。然则锂金属极为活跃,现在的电动汽车电池也是锂电池,但内里只有少量锂,放在平安的石墨阳极中。为了制造纯锂金属电池,大多研究职员会开发固态星散器,防止液态电解质损坏锂金属。辛格的目的也是一样的,为了制造新电池,他融资1.5亿美元。没多久,QuantumScape就招募了约莫100名工程师。福尔摩团队将所有可能的质料列出来,看看哪种质料能够制造最好的星散器。

辛格说:「很惋惜,所有质料都市形成枝晶。这是最大挑战,也是唯一挑战。」一年已往了,然后是两年,三年。2014年辛格绝望了,团队其它人也绝望了。辛格用照片展示枝晶,他说:「真是一张让人恐惧的图片。这里是固体星散器,但它无法阻止枝晶。在图片你可以看到锂金属穿过质料,上面的灰 *** 域说明锂已经渗透到质料中。」

没有一种质料有用。辛格回忆道:「那时我们陷入漆黑时刻。公司融资了不少钱,但看不到隧道终点有光。你不知道准确的行动应该是怎样的。现金躺在银行帐户上。是不是应该继续投资?是不是应该告诉投资者:『伙计,钱还给你,项目行不通。』」

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福尔摩将所有人集中,对他们说:「没有时间了。将事情放下,所有人都听着,现在我们要最先解决枝晶问题。若是问题不解决,我们就不会有产物,不会有公司。」在整整一年里,工程团队所有人都围着枝晶问题转。他们网络所有枝晶形成的理论。最最先他们以为只要星散器足够硬,枝晶就不会穿透并导致电池短路;但厥后他们发现并非云云,即使是坚硬的陶瓷,锂也能穿透。无奈之下,研究职员只好开发软星散器,但同样不管用。

最终研究职员甩掉所有文献。辛格说:「我们必须回到主要原则,就枝晶的形成缘故原由提出自己的理论。我们要开发自己的计量手艺,评估手艺和质料品质,由于事实已经证实,有器械引起枝晶,但通俗的计量手艺甚至都无法评估。」

2015年,团队终于就锂枝晶给出一套注释。随后他们用这套尺度测试网络的质料,最终发现有一种质料可以解决枝晶问题,效果还不错。辛格说:「我原本很郁闷,但随后这种情绪最先缓解。」

从最先到乐成,团队整整花了五年,他们所要的不外小小的一片质料。随后团队优化质料,试图让质料变得更大更好,而且不能有缺陷。每一次增大尺寸都要破费约莫6个月至1年,这个阶段又耗费了5年时间。到了2019年年底和2020年,团队进入最后一步,将电池扩大,从30x30公厘酿成70x85公厘。

到底QuantumScape发现了什么?枝晶是什么引起的?他们没有说。辛格说:「最终我们会向民众披露的,现在行业还不知道,要做许多事情、支出许多汗水才气找到缘故原由,若是我们现在就披露,竞争对手进入就会容易许多。以是我们现在要保密。 」

在已往几十年里,电池社群一直被枝晶折磨,听到QuantumScape的宣言许多研究职员无法接受。当我咨询研究职员,他们经常会反问:QuantumScape是不是发现一种通用锂枝晶解决方案?照样说这种方案并非通用方案,有侷限性?BloombergNEF能源研究公司能源储存主管詹姆士·佛斯(James Frith)问道:「它们的解决方案能否应用于其它锂离子系统?照样说只适用于它自己的系统?就算它们的突破是真的,若是其它人无法从QuantumScape的发现中受益,又怎么能说是真正的科学突破?」

我问辛格,它们的解决方案是不是通用枝晶解决方案。辛格在邮件中回应称:「我们的发现适用于固态星散器,而据我们所知,它是唯一能阻止枝晶的方式。」从辛格的话剖析,似乎QuantumScape的方式适合于种种固态星散器,竞争对手也能用。若是真是这样,电池产业就会迎来班尼斯特时刻。现在最主要的问题在于确认,看看突破是不是真的。佛斯说:「要请自力人士来验证。只有这样能确认它是不是真的。」但到现在为止还看不到自力验证效果。

杰夫·坂本(Jeff Sakamoto)是密西根大学质料学教授,他的电池研究事情和QuantumScape差不多。杰夫·坂本回应称,若是QuantumScape关于枝晶的讲述是真的,那的确是重大突破。QuantumScape还说:「锂金属电池是电池产业的圣杯,这的确是突破。」至于突破是不是手艺上的突破,他无法确认。杰夫·坂本仔细查看了QuantumScape的专利文件,他以为该公司可能只是找到了一种巧妙的方式来操作电池。QuantumScape也许会调治进入电池的电池。杰夫·坂本说:「当电池最先形成枝晶时,他们可以阻止,让电流逆转。若是小心控制,就能绕开枝晶问题。」若是QuantumScape在质料科学方面找到突破口,杰夫·坂本会加倍喜悦。

坂本指出:「研究他们的专利文件可以发现,QuantumScape并非在质料方面找到了突破口,也不是开发出魔幻涂层。换言之,在性能方面到底是若何取得提高的,我们找不到明确的证据来注释。若是他们真的开发出突破性质料或者涂层,却保密不公然,那会是异常危险的行为,由于产物的特点会显露出来。我就会想,它们只是改变了电池循环方式,和电池内的质料无关。」

QuantumScape声称自己解决了枝晶问题,而所有这些断言都与单层电池有关,若是想让电池商用,层数要增添到100层。许多专家都说,增添层数是很难的事。

我们应该听听QuantumScape的竞争对手是怎么说的,好比Solid Power,它也是美国公司,正在研究固态电池。Solid Power CTO 贾许·布特纳-加勒特(Josh Buettner-Garrett)没有明确提到QuantumScape,他以为,制造单层电池是一回事,制造多层电池并保持同样的性能又是另一回事;在汽车产业若何以合适的成本大规模生产多层电池是要害,而QuantumScape并没有明确注释。

阿贡国家实验室能源储存协作中央主管文卡特·史里尼瓦桑(Venkat Srinivasan)以为,若何增添层数?若何规模化?这些难题为其它电极(好比矽)留下了机遇,它们也可以争先商业化,QuantumScape的创新的确是一大提高,但从手艺角度看是不是真的大飞跃?我们无法确定。文卡特·史里尼瓦桑说:「再过15年,当我们回头看,可能会发现矽才是改变电动汽车疆土、让人类周全走向电气化的要害。」

针对这种嫌疑,我发了封邮件给辛格。我在邮件中问:「锂金属内为什么会泛起枝晶?你们声称已经找到了明确缘故原由。我可不可以这样明了,你们并不是发现一套新理论,而是找到了现实缘故原由,这样明了准确吗?第二点,你们的解决方案可以阻止枝晶形成,是这样吗?」

辛格在回复中示意:「出于谦逊,我们不会说我们找到了枝晶形成的决定性缘故原由。打个譬喻,好比牛顿引力定律,我们用它可以展望砲弹路径、月蚀时间,但我们不会说牛顿定律是引力的决定性理论。最终爱因斯坦提出广义相对论,它更好一些。也许另有比广义相对论更好的理论,它可以告诉我们黑洞是怎样的。」

「我们找到一种理论,它可以注释枝晶,这种理论和传统智慧不太一样,我们可以验证这一理论,然后开发出固态星散器,它可以在高密度电流下运行,而且循环次数可以跨越1000次,这样说可能更好。在现实汽车中,上面的参数相当主要,从这个角度看,我们的研究很有趣,很要害。」

当我们与石油商交流时,会有一种感受:石油是活的,它在全球流动,让某些国家变得更富有,让地球变得更温暖。与辛格交流,你也会有一种相似的感受:锂也是活的。它现在没有发作只是由于受到一些手艺上的压制。辛格说:「开发金属电池让我们谦逊,由于你不确定难题否能突破。」

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