能量密度/成本/安全比不上现有电池，QS固态电池应用难本译文原文由Soteria电池创新集

本译文原文由Soteria电池创新集团(BIG)现任CEOBrianMorin博士所创，发布于SeekingAlpha网站。同时他还担任着担任国家先进技术电池联盟（NationalAllianceforAdvancedTechnologyBatteries）的董事和副总裁。
BrianMorin拥有俄亥俄州立大学材料物理学博士学位，在分子磁体、塑料添加剂、高级纤维和锂离子电池等领域撰写了250多项全球专利申请。
【能量密度/成本/安全比不上现有电池，QS固态电池应用难】先说结论：
QuantumScape的科学研究非常出色；但是他们的电池体积小且未经验证——尚未达到iWatch电池的大小，并且从未在实验室外进行过测试；与固态电池相关的重大风险尚未克服；他们可能永远无法实现宣称的性能。考虑到QuantumScape最近的IPO以及随后的股价上涨，讨论他们取得的成功以及为在实现业绩过程中面临的重大挑战是非常有趣的。在本文中，作者主要讨论了与成功打造固态电池有关的技术问题。

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QS固态电池技术解读
首先，要强调的一点是，制造一款能够满足实际应用对各种速率和工作温度需求的固态电池很难——非常、极其的难。实际上，难到至今为止没有做出来的。我阅读了数十篇研究论文，发现尝试过的科学家有能力使一个或多个功能发挥作用，但他们为无法打造出一款动力电池的完成品而道歉，并随即提出今后面临的挑战。下面是QuantumScape技术的解读，到目前为止包含：

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电解质：一种位于正负极之间的自支撑稀薄固态电解质。尽管我们了解的不多，但它确实提供了一些相关的性能。
软包电芯：正常工作的单层软包电池，尺寸为70*85mm ，单位面积容量为3.2mAh/cm2 ，总容量有190mAh 。相比之下， iWatch电池容量为205mAh ， iPhone12Pro电池为3,768mAh 。因此，它需要12块软包电池为手机供电，要为一辆特斯拉提供能量需要10万块。
锂金属负极：使用一层薄锂金属负极，有助于实现高能量密度……总有一天。
快速充电：15分钟充满80% ，是一个很大的挑战。快速充电速率下，固态电解质会产生枝晶。
技术过于夸大
他们的固态电池在如下领域里算得上成功，因为相比过去的固态电池要好得多。但是对于现实世界的电动汽车，它们是完全不被接受的。
功率：QuantumScape完成了车企指定的90秒1200次工况循环仿真，放电倍率是6C 。其中9次循环工程中完成完全放电，然后电池被加热到45度，在15分钟完成80%SOC 。在130次全放电深度（FDOD）循环测试中，电池损失了约10％的容量。这意味着电池只能持续260次FDOD循环或大约75,000英里的驾驶。 PPT上有一条注释，指出发生在3.4atm ，这可能意味着处于高压状态。

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续航：在30摄氏度下以更温和的1C/1C循环，电池可以进行800次循环（即24万英里）。这是一个相当数量的续航，但并不比今天路面上的车辆好。
低温运行：它们展示了0到-30摄氏度下的放电曲线，有效比容量达到90-130mAh/g 。与NMC811200Ah/kg的有效比容量相比，它的可用电流为室温容量的45-65％，但会伴随着明显的电压降。基于电压降、容量损失和低速率，我估计在寒冷的月份续航会损失50％至80％。另外，请注意，固态电池对温度非常敏感。因此，如果在更低的温度下运行， 30至45度条件下进行的功率和循环测试会变得更加糟糕。
低温寿命：它们在-10摄氏度下显示100次左右的循环，相当好，除了这些循环是在C/5充电和C/3放电下实现的。因此，不是在15分钟内充电80％，而是在15分钟内充电5％。
能量密度：他们谈论能够达到400Wh/kg的能量密度，这非常不错的。但是，他们显然还没有达成，因为测试图表中都是用百分比显示，而不是实际容量。 Amprius正在打造450Wh/kg能量密度的电芯，特斯拉在电池日上宣称他们电池的能量密度可以达到350Wh/kg 。因此， QS希望在2028年达到的能量密度不会超过当今的最新水平，并且在达到这一水平时也不会成为最高水平。
那些被隐藏掉的挑战
还有一些QuantumScape没有提到的挑战，这些挑战在固态电池被应用之前必须被克服。而他们已经花费了3亿美元，因此这些挑战并不是他们没有足够的资源来应对，而是他们尚未解决，不得不保持沉默。其中许多挑战来自他们使用的陶瓷电解质的事实。这些包括：