QuantumScape 固态电池在测试中达到 1,000 多次循环

固态电池公司 QuantumScape 在电池测试方面取得了可喜的进展。大众汽车合作伙伴在其当前的季度报告中写道，性能最佳的原型A0电池已经超出了其自身以及任何其他汽车电池的性能目标，但挑战仍然存在。

QuantumScape报告称，其最新的A0原型电池在其潜在客户的电池测试实验室中实现了超过 1,000 个全循环当量，放电能量保留率超过 95%。这超出了 QuantumScape 的商业化目标——即800次循环和80%的能量密度。

QuantumScape写道：“QS尚未发现任何汽车用锂金属电池在可比较的循环次数、室温和适度压力下表现出如此高的放电能量保留率。”

然而，该公司强调，这是性能最好的电池，可靠性等方面仍需要改进。

结果确实意义重大，因为A0原型电池与用于生产的电池一样，有24层并采用QuantumScape专有的电池格式。然而，以高质量和可靠性大量生产这些电池提出了“重大挑战”。

“由于QSE-5比我们的A0原型电池具有更高负载的正极和更高效的封装，因此它将维持更高的电流密度并以更严格的利润来构建，从而对电池造成更大的压力。我们还必须继续致力于大批量生产高质量和可靠性的电池。”

QuantumScape于2022年推出了24层单元设计，几个月内就从16层增加到24层。该设计适应了锂金属电池在充电和放电过程中的膨胀和收缩特性。

该设计将为QuantumScape的第一个产品奠定基础。今年夏天推出的QSE-5充电容量约为 5 Ah，能量密度超过800Wh/L。这是现在一些测试超出的性能。此外，QS明确提到“几种领先的电动汽车车型中使用的2170电池”（即 Tesla），其典型容量约为4.5-5Ah。

该公司没有具体说明测试是在哪个“潜在客户”进行的。今年夏天，QuantumScape首次明确提及与潜在发射合作伙伴的合作。是否是大众汽车仍然悬而未决。

今天的报告确认了QSE-5的“汽车行业的潜在启动客户”，但QS补充说，这一初始应用的规模“设计较小”。对于该公司来说，它仍然代表着“重要的车辆概念验证”，并具有“未来开展其他项目的潜力”。该报告进一步提到了赛车、乘用车和商用车的应用，包括摩托车、汽车、卡车和 SUV。

QS总结道：“结合更高负载的阴极结果 (...)，我们现在分别展示了我们的生产型电池设计的三个关键方面：24层、更高的正极负载 (~5mAh/cm2) 以及我们的新电池格式。当这些方面与包装效率、制造过程控制和自动化的改进相结合以提高可靠性时，它就构成了我们第一个商业产品QSE-5的核心。”

该公司还为混合电池格式开发了一个新名称，用于上述第一个商业产品。QS写道，这种形式现在称为FlexFrame，结合了传统的软包和棱柱形电池设计，旨在将相同数量的层（每层具有更多的能量）封装到更纤薄的封装中，以占用更少的电动汽车空间。更具体地说，FlexFrame 将提供结构稳定性的刚性框架与柔性聚合物外层相结合，允许电池表面在框架的固定外部尺寸内膨胀和收缩。

QuantumScape 的新单元格格式称为 FlexFrame

图片：QuantumScape

除了设计和开发之外，（大规模）制造当然仍然是主要挑战。QS报告称，它已开始对其快速分离器热处理工艺 (Raptor) 进行资格认证，该工艺涉及生产薄膜、收集其质量和一致性数据，并利用该反馈来完善规格。QS声称，Raptor的设计目的是使用与我们上一代工艺类似的设备提供高达三倍的吞吐量，同时每个分离器消耗的能量更少。“我们继续计划在今年年底前部署Raptor，”QS说。

该公司已经提到将于2022年秋季改进分离器制造以避免杂质。在Quantumscape电池中，陶瓷隔板将正极与负极隔离，使该公司能够尝试其他不相容的材料。该公司表示，与第一代阴极电解液相比，该设计提供了更好的低压性能、改进的-30摄氏度低温行为、更好的高倍率支持以及增强的电池可靠性。

分离器生产和样品池组装仍在圣何塞的QS-0试验线上进行。单元电池组装设备等自动化开始投入使用。QS表示：“总体而言，我们对制造规模扩大的进展感到满意，但还有更多工作要做，包括继续推动我们的缺陷减少和质量改进计划、集成先进计量和数据收集，以及开发额外的流程自动化”。

关于扩大规模，QS今年秋天聘请了Siva Sivaram 博士担任总裁。他负责将电池技术投入大批量生产。Sivaram 曾担任全球固态和磁性数据存储公司西部数据公司的总裁。在此之前，他曾在SanDisk、Matrix Semiconductor和Intel等科技公司担任领导职务。