十年磨一劍:大眾憑藉電池的革命性突破超越特斯拉
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20世紀70年代早期,在手機、手持攝像機、膝上型電腦或現代電動汽車出現之前的幾十年,科學家們發現了元素週期表上最輕的金屬——鋰,它可以用來製造一種新型電池。
埃克森石油公司(Exxon)的研究人員想要從石油轉向其他領域,於是他們開始了一系列製造鋰電池的實驗。他們常常需要給消防部門打電話,因為這種揮發性極強的元素容易起火併炸燬實驗室。
從那時起,即使研究人員已經設法使行動式電子裝置的大規模鋰離子經濟成為可能,但他們仍侷限於將少量金屬碎片插入iphone、特斯拉汽車和 chromebook 的電池中。純鋰一直是人們心目中的“聖盃”——利用目前已知的原理和技術,純鋰可能成為最好的消費電池,但由於無法在不發生火災的情況下部署這種金屬,因此設想總是無法得以實現。
現在,美國加利福尼亞州聖何塞一個“10歲”的創業公司Quantum Scape在一次採訪中鄭重宣告,它已經解決了鋰問題,並且德國汽車製造巨頭大眾有望在2025 年之前實現純金屬鋰電池的汽車駛上道路。
Quantum Scape執行長賈格迪普·辛格(JagdeepSingh)也宣佈,該公司將通過所謂的SPA (特殊目的收購公司)於第四季度在紐約證交所上市。辛格說,上市後的估值將達到43億美元。在SPAC中,公司可以通過與現有的上市殼公司合併而上市。
大眾汽車已證實了這一重大突破。不過辛格強調,Quantum Scape 的科學家們還有很多工作要做 : Quantum Scape 必須將實驗室電池升級為多層電池,而且在這個過程中可能會出現很多問題。但如果成功解決了這些問題,其商業效益可能無比大,大眾汽車和Quantum Scape將立即在競爭激烈的電池和電動汽車行業取得領先地位。
Quantum Scape電池可以使電動汽車單次充電行駛距離增加50%,由它驅動的大眾汽車勢必成為成功的電動汽車。馬里蘭大學教授保羅· 阿爾伯特斯(Paul Albertus)說:“成為第一名意義重大。”
資訊時代大多數技術都是相對較新的:這一切都源於1948 年貝爾實驗室發明的電晶體,而當今最重要的技術——廣泛商用的智慧手機——只有13 年的歷史。
電池則不然,鉛酸蓄電池發明於1859 年,目前仍然用於地球上幾乎所有的機動車輛。現代鋰離子電池的核心發明於1980 年,10 年後被索尼公司(Sony)商業化。多年來,索尼電池被其它許多製造商複製,這種電池只允許少量的鋰在兩個電極之間穿梭,永遠不會有發生爆炸的風險。
從那以後的 30 年裡,鋰離子電池慢慢變得越來越便宜,功率也越來越大。它們帶來了iPhone 革命和特斯拉現象。但是研究人員從未停止過對純金屬鋰的思考,純金屬鋰可以使電動汽車和傳統汽車一樣便宜。在每年的專案中,美國能源部和世界各地的實驗室都會資助相關研究,試圖取得突破。
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但有兩個問題無法解決。其一是金屬鋰如果接觸到液體,可能會爆炸;其二是,它在電池內部形成了帶刺的針,刺穿了兩個電極之間的塑料分隔器,從而導致短路。
2010年,卡內基梅隆大學的文卡特·維斯瓦納森(VenkatViswanathan)教授在斯坦福大學攻讀機械工程專業的研究生課程。這位教授就是弗里德里希· 普林斯(Friedrich Prinz),他的一個同學叫蒂姆·霍爾姆(TimHolme)。
辛格當時已經是矽谷著名的企業家,創辦了一家名為Infinera 的公司,他也來旁聽這堂課。維斯瓦納森說,在一個學期裡,他們就一種“新的量子儲能方法”進行了激烈的討論。同年,QuantumScape 誕生,並僱傭了普林斯,霍爾姆和“班上其他大部分人”,維斯瓦納森本人也在2015年簽約成為一名顧問。
時機恰到好處。2009年,一家總部位於波士頓的電池初創企業A123成為最大的IPO,價值 3.71 億美元。電池行業的創業公司開始嶄露頭角。從東海岸到西海岸,新奇的鋰離子電池成為人們參與的最熱門專案之一。
部分資金來源於美國總統奧巴馬,他從經濟危機後的刺激計劃中撥款24 億美元,用於建立美國本土的鋰離子電池產業。但是有太多的誇大其詞和明面欺詐,通用汽車和戴森(英國真空吸塵器公司)都曾夢想進軍電動汽車領域,但都遭到了拒絕。
普林斯和霍爾姆創造了一個稱之為“全電子電池”的概念,許多同事都認為這是一個古怪的想法。但是這個想法卻吸引了凱鵬華盈(KleinerPerkins)、科斯拉風險投資公司(Khosla Ventures)和比爾·蓋茨(BillGates)等投資者,他們為這家初創公司投入了數千萬美元。普林斯和霍爾姆也獲得了150萬美元的聯邦撥款來開展他們的創意研究。
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不久之後,QuantumScape 就發現質疑者是對的。他們放棄了全電子電池,轉向困擾傳統電池界的最大問題——金屬鋰。QuantumScape 完全在進行祕密研究,之所以能做到這一點是因為資金充裕,僅大眾汽車(於2012 年建立合作關係)一家公司就分批投資了 3 億美元。
辛格表示,風險資本投資是關鍵,它為這家初創公司贏得了10 年的時間來解決一個問題,超越了2400M和Solid Power 等競爭對手。
辛格拒絕透露細節,但他說Quantum Scape的科學家們最終發現了一種新材料,解決了大部分問題。儘管如此,要使電池能夠工作,團隊還有“數百個”障礙需要克服。辛格說,現在他希望公司的崛起能夠點燃新競爭對手的狂熱——“人 們會知道這是可行的,並且最終會有競爭。”
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