幾十年來(lái)，學(xué)術(shù)界、初創(chuàng)企業(yè)和企業(yè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)一直在尋找電池的未來(lái)——很有可能，只是一片薄薄的陶瓷材料，柔韌到可以在兩根手指之間彎曲。

但除了硅谷一家的初創(chuàng)公司，沒(méi)有人被允許知道它是由什么組成的。甚至這種人造物質(zhì)的顏色也是一個(gè)嚴(yán)格保密的秘密，所以它當(dāng)然也從來(lái)沒(méi)有被獨(dú)立分析過(guò)。

這種電池材料早在被應(yīng)用到一輛電動(dòng)車(chē)之前，就已經(jīng)讓加迪·辛格（Jagdeep Singh）成為億萬(wàn)富翁了。

他的公司QuantumScape在2020年年底走出了秘密模式，公開(kāi)上市，獲得了有前景的數(shù)據(jù)支持，但沒(méi)有商業(yè)產(chǎn)品，也沒(méi)有收入。

很快，該公司的估值就超過(guò)了福特汽車(chē)公司，而后者在2020年最后一個(gè)季度在美國(guó)銷(xiāo)售了50多萬(wàn)輛轎車(chē)和卡車(chē)。

辛格和他的團(tuán)隊(duì)聲稱(chēng)，電池的飛躍有望使電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程比目前的鋰離子技術(shù)延長(zhǎng)50%，同時(shí)將長(zhǎng)途駕駛的充電時(shí)間縮短至15分鐘。

華爾街對(duì)特殊目的收購(gòu)公司（簡(jiǎn)稱(chēng)SPAC）狂熱追捧的投資者，似乎特別青睞那些沒(méi)有利潤(rùn)的電池相關(guān)初創(chuàng)公司。QuantumScape的市值目前約為200億美元。

電池革命來(lái)的正是時(shí)候

要理解其中的原因，你需要看看電池本身的組成。在QuantumScape的故事中，數(shù)百名工程師和科學(xué)家在實(shí)驗(yàn)室里24小時(shí)連軸轉(zhuǎn)地工作，重新想象現(xiàn)代鋰離子電池中的每個(gè)原子。直到最近也沒(méi)有向公眾展示了任何具體的東西，甚至連誰(shuí)做了什么都不知道。

▼但是，電池到底是什么樣？

“我不想透露他們的名字，”擔(dān)任首席執(zhí)行官的聯(lián)合創(chuàng)始人之一辛格說(shuō)，“因?yàn)槲也幌朊氨粍e人挖走的風(fēng)險(xiǎn)?！痹摴旧踔烈髷z影師在拍攝照片之前使用變色濾鏡，以免材料的真實(shí)色調(diào)暴露出來(lái)。

保密是電池開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)。這是因?yàn)?，QuantumScape并不是唯一一個(gè)在追求這一目標(biāo)的公司：Solid Power、Prologiom Technology和Ilika等初創(chuàng)公司，以及豐田汽車(chē)和三星電子等大公司，都在努力爭(zhēng)奪下一代能源存儲(chǔ)這一艱巨的大獎(jiǎng)。

想想鋰離子電池，經(jīng)過(guò)少量的更新，自1991年首次商業(yè)化使用以來(lái)，已經(jīng)占領(lǐng)了世界，為從消費(fèi)設(shè)備到電網(wǎng)的所有設(shè)備供電。僅在過(guò)去的10年里，電池的成本就下降了90%以上，而電池的性能每年只提高了一點(diǎn)點(diǎn)。這些增量來(lái)自于緩慢減少存儲(chǔ)等量能量所需的材料數(shù)量，或略微調(diào)整化學(xué)成分。

QuantumScape聲稱(chēng)已經(jīng)完全替換了鋰離子電池中四種主要材料中的兩種。辛格說(shuō)：“用這種化學(xué)方法設(shè)想未來(lái)幾十年不是不可能的。”他的目標(biāo)是從根本上升級(jí)電動(dòng)汽車(chē)，并將電池的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到飛行出租車(chē)等其他技術(shù)。

也許，除了所有的秘密之外，窺視電池未來(lái)的最大障礙是，我們很少有人知道電池是如何進(jìn)化的。在電動(dòng)汽車(chē)內(nèi)部踩下油門(mén)踏板，表面上的情況與之前幾乎一樣。但里面發(fā)生了什么？這是一般特斯拉的超級(jí)粉絲可能很難描述的。這很奇怪，因?yàn)閿?shù)以?xún)|計(jì)的成年人整天隨身攜帶著同樣的鋰離子技術(shù)，每晚都睡在它旁邊。

▼用于成分分析的顯微鏡

電池?zé)o形的內(nèi)部生命包括數(shù)萬(wàn)億個(gè)帶電的鋰離子在兩個(gè)電極（陰極和陽(yáng)極）之間流動(dòng)，這使得快速移動(dòng)成為可能。將電動(dòng)汽車(chē)或智能手機(jī)充電，反過(guò)來(lái)也會(huì)發(fā)生同樣的事情。就像輪胎會(huì)隨著使用而磨損一樣，電池的一大塊組成原子每次來(lái)回旋轉(zhuǎn)都會(huì)導(dǎo)致電池退化。

QuantumScape公司所承諾的突破性進(jìn)展，只得到了2020年12月以來(lái)公布的有限初步數(shù)據(jù)的支持。這在很大程度上是通過(guò)用固體電解質(zhì)取代液態(tài)電解質(zhì)而實(shí)現(xiàn)的——這是一個(gè)長(zhǎng)期尋求的成就，并將獲得一個(gè)新名字：固態(tài)電池。

但相信別人看不見(jiàn)的發(fā)明會(huì)帶來(lái)驚人的風(fēng)險(xiǎn)。很少有電池初創(chuàng)公司會(huì)讓自己的技術(shù)接受獨(dú)立驗(yàn)證，因此幾乎不可能進(jìn)行比較。關(guān)于過(guò)度炒作電池進(jìn)步的警示故事隨處可見(jiàn)。

英國(guó)家電制造商戴森有限公司不得不減記9000萬(wàn)美元收購(gòu)初創(chuàng)公司Sakti3的資產(chǎn)，該公司曾承諾生產(chǎn)固態(tài)電池。據(jù)推測(cè)，Pellion技術(shù)公司開(kāi)發(fā)了下一代鋰電池，但一旦生產(chǎn)成本飆升至數(shù)億美元，投資者就會(huì)撤資。

QuantumScape的最大股東是大眾汽車(chē)公司，這意味著這家全球最大的汽車(chē)制造商將成為其最初的客戶(hù)。2021年3月，在一個(gè)被稱(chēng)為“電力日”的引人注目的公關(guān)活動(dòng)上，大眾的高管們制定了一項(xiàng)計(jì)劃，將幾乎所有汽車(chē)都電氣化。這一轉(zhuǎn)變可能會(huì)花費(fèi)數(shù)千億美元。

這一消息使大眾股價(jià)當(dāng)周上漲了23%，QuantumScape的股價(jià)也大幅飆升。大眾電池主管弗蘭克?布洛姆（Frank Blome）表示，固態(tài)電池是“鋰離子電池的最后階段”。

電池革命來(lái)得正是時(shí)候。各國(guó)政府正在加強(qiáng)監(jiān)管以減少排放，每家汽車(chē)制造商都在爭(zhēng)先推出電動(dòng)車(chē)型。辛格說(shuō)：“拿一個(gè)最大的行業(yè)下手，來(lái)?yè)Q掉這個(gè)行業(yè)的核心，這種情況非常罕見(jiàn)。這就是我們正在做的?！?/span>

但固態(tài)技術(shù)的進(jìn)步并不能幫助減少排放，除非它能進(jìn)入大眾市場(chǎng)。這是QuantumScape及其投資者必須跨越的第二個(gè)巨大創(chuàng)新鴻溝。不僅僅是秘密地創(chuàng)造了一種新的電池材料，而且要完善工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)，可以在短短幾年內(nèi)供應(yīng)數(shù)十萬(wàn)輛汽車(chē)。搞砸這兩個(gè)步驟中的任何一個(gè)都意味著又發(fā)明了一個(gè)失敗的電池。

“5年前，考慮到與固態(tài)電池相關(guān)的大量問(wèn)題，人們?cè)鴳岩伤鼈兪欠衲馨l(fā)揮作用，”彭博NEF能源存儲(chǔ)主管詹姆斯?弗里斯（James Frith）表示，“現(xiàn)在情況不再是這樣了?！?/span>

基本的電池創(chuàng)新需要超過(guò)一代人的時(shí)間，而辛格團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的過(guò)程至少需要幾年時(shí)間，甚至可能更久。世界將需要更多的進(jìn)步來(lái)應(yīng)對(duì)氣候挑戰(zhàn)，這意味著許多技術(shù)將不得不盡可能快地將電弧從實(shí)驗(yàn)室推向市場(chǎng)。這就是為什么QuantumScape重新發(fā)明電池的嘗試可能會(huì)帶來(lái)真正的教訓(xùn)，即使存在其技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的危險(xiǎn)。

故事的開(kāi)始

辛格是一名身材苗條的前馬拉松運(yùn)動(dòng)員，戴著錫克教頭巾。他出生在新德里，當(dāng)他的父親在世界衛(wèi)生組織擔(dān)任統(tǒng)計(jì)學(xué)家時(shí)，他來(lái)到了美國(guó)。他15歲開(kāi)始上大學(xué)，在馬里蘭大學(xué)學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)，19歲時(shí)開(kāi)始在惠普的數(shù)據(jù)通信部門(mén)工作。6年后，他創(chuàng)立了自己的第一家公司。

▼加迪·辛格，QuantumScape公司創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官

他對(duì)電池的癡迷始于駕駛一輛特斯拉跑車(chē)。那是2009年，未來(lái)以電池為動(dòng)力的億萬(wàn)富翁埃隆·馬斯克（Elon Musk）第一輛汽車(chē)上市不久之后。全球插電式汽車(chē)的數(shù)量仍有數(shù)千輛，要想用最新技術(shù)實(shí)現(xiàn)約200英里的行駛里程，唯一的辦法是在汽車(chē)上投入逾10萬(wàn)美元?！拔乙恢痹谙耄@可能是汽車(chē)行業(yè)的未來(lái)，”53歲的辛格回憶他在北加州的開(kāi)車(chē)經(jīng)歷時(shí)說(shuō)?！暗仨氂腥酥圃斐龈玫碾姵??！?/span>

當(dāng)時(shí)，辛格是一位連續(xù)創(chuàng)始人，他領(lǐng)導(dǎo)的第四家初創(chuàng)企業(yè)英菲朗公司（Infinera Corp.）成功進(jìn)行了首次公開(kāi)募股。英菲朗是一家光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備制造商。他決定辭職，并在硅谷傳奇人物、投資者維諾德?科斯拉（Vinod Khosla）運(yùn)營(yíng)的一家風(fēng)險(xiǎn)基金擔(dān)任“常駐企業(yè)家”的角色。

為了在電池方面有更好的基礎(chǔ)，辛格開(kāi)始參加斯坦福大學(xué)的講座。2009年，他在那里遇到了物理學(xué)家弗里德里?！て樟执模‵riedrich Prinz）。普林茨的研究小組致力于原子尺度的能源問(wèn)題。普林茨和一位名叫蒂姆·霍爾姆（Tim Holme）的研究生正在研究一種全電子電池，這種電池被認(rèn)為是遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于當(dāng)時(shí)的想法。

自1799年發(fā)明以來(lái)，電池一直是一種化學(xué)設(shè)備，它可以來(lái)回穿梭帶電粒子（離子），將無(wú)質(zhì)量的電子移動(dòng)到外部，為設(shè)備提供動(dòng)力。斯坦福大學(xué)的兩位科學(xué)家想要去除體積龐大的離子，從理論上講，這種轉(zhuǎn)變可以讓更多的能量?jī)?chǔ)存在更小的空間里。

這個(gè)想法很有吸引力，美國(guó)政府給了該實(shí)驗(yàn)室150萬(wàn)美元，霍爾姆稱(chēng)之為“高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)”的研究項(xiàng)目。這些錢(qián)來(lái)自?shī)W巴馬時(shí)代在金融危機(jī)期間通過(guò)的經(jīng)濟(jì)刺激計(jì)劃。當(dāng)時(shí)，特斯拉正在努力推出稍便宜一點(diǎn)的Model S轎車(chē)，但它將從同樣的刺激計(jì)劃中獲得數(shù)額大得多的貸款。

▼蒂姆·霍爾姆，QuantumScape的創(chuàng)始人兼首席技術(shù)官

支撐全電子電池的材料是一種量子點(diǎn)，這種量子點(diǎn)具有獨(dú)特的電學(xué)特性，這源于原子尺度上的奇異現(xiàn)象。2010年，霍爾姆和辛格成立了一家公司，普林茨加入了董事會(huì)。QuantumScape的早期投資來(lái)自一個(gè)全明星集團(tuán)，包括比爾·蓋茨（Bill Gates）、科斯拉創(chuàng)投（Khosla Ventures）和凱鵬華盈（Kleiner Perkins）。

這家初創(chuàng)公司投入了少量初始投資，在圣何塞的北一街租用了一處寫(xiě)字樓，租期為三年。“如果我們?cè)谌陜?nèi)破產(chǎn)怎么辦？”辛格回憶說(shuō)。這不是一種不合理的焦慮。在接下來(lái)的幾年里，他的電池創(chuàng)業(yè)公司接連失敗。

打開(kāi)電池的黑匣子

為了了解QuantumScape的軌跡，我們必須打開(kāi)電池的黑匣子。

內(nèi)容物分為陽(yáng)極、陰極、隔膜（防止陽(yáng)極、陰極接觸，造成危險(xiǎn)短路）和液體電解質(zhì)（離子通過(guò)隔板流動(dòng)）四部分。這種標(biāo)準(zhǔn)配置已經(jīng)有兩個(gè)多世紀(jì)沒(méi)有改變了，鋰離子技術(shù)的化學(xué)成分在30年的修補(bǔ)中也沒(méi)有太大的變化。

陰極通常含有鈷。陽(yáng)極幾乎總是由石墨（碳的一種形式）制成。液體電解質(zhì)通常是碳基化學(xué)物質(zhì)中的鋰鹽。隔膜是一種多孔塑料薄片。“電池的化學(xué)成分變化得不是很快。”辛格說(shuō)。

當(dāng)QuantumScape開(kāi)始研究全電子電池時(shí)，它就像從零開(kāi)始一樣。如果工程師們?nèi)〈怂兴姆N主要成分，會(huì)發(fā)生什么？這就是量子點(diǎn)的偉大前景，它說(shuō)服了從聯(lián)邦政府官員到微軟公司的聯(lián)合創(chuàng)始人的所有人，為一家初創(chuàng)公司投入數(shù)百萬(wàn)美元，而這一理論首先將辛格帶到了斯坦福大學(xué)。

▼QuantumScape公司的電池裝在袋狀電池里

但是這個(gè)偉大的想法沒(méi)有成功，QuantumScape在一年內(nèi)就拋棄了量子點(diǎn)。辛格和霍爾姆很早就意識(shí)到，嘗試重新發(fā)明電池實(shí)在太難了。辛格說(shuō)：“我們創(chuàng)辦這家公司的使命并不是基于某種特定的技術(shù)。”他堅(jiān)持認(rèn)為，其目標(biāo)是制造一種密度更大、更安全、充電速度更快的電池，不管它是用什么材料制成的。

因?yàn)榈谝淮问?lái)得太快，所以還剩下很多錢(qián)。當(dāng)時(shí)，公司有大約30名員工，創(chuàng)始人做了任何硅谷人面對(duì)失敗的技術(shù)都會(huì)做的事：與資金人員開(kāi)一場(chǎng)尷尬的會(huì)議，然后轉(zhuǎn)向其他東西。他們還想追求一個(gè)不那么激進(jìn)但仍然很有挑戰(zhàn)性的想法。

“我們告訴投資者，‘聽(tīng)著，伙計(jì)們，我們不知道這種方法能否成功。但我們知道的是，如果它成功了，它就能改變世界?！毙粮裾f(shuō)，“幸運(yùn)的是，核心投資者有足夠的遠(yuǎn)見(jiàn)。”

到2012年的這個(gè)時(shí)候，除了安撫投資者之外，沒(méi)有任何切實(shí)的成功，卻產(chǎn)生了吸引更大投資者的離奇后果。普林斯讓QuantumScape引起了與他有關(guān)系的大眾高管的注意。

那時(shí)候大眾還沒(méi)有卷入2015年的排放門(mén)丑聞，在這次丑聞里，該公司承認(rèn)安裝了軟件，使其在實(shí)驗(yàn)室排放測(cè)試中作弊。這一事件導(dǎo)致了超過(guò)300億美元的罰款，并最終迫使這家德國(guó)汽車(chē)制造商加速向電動(dòng)汽車(chē)的轉(zhuǎn)型——速度如此之快，事實(shí)上，到明年，大眾的電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量將超過(guò)特斯拉。

然而，10年前大眾還沒(méi)有推出全電動(dòng)汽車(chē)。就在這個(gè)時(shí)候，特斯拉看起來(lái)不只是讓人討厭，或許還值得在電池驅(qū)動(dòng)的未來(lái)上押上一筆小賭注。大眾最終將向QuantumScape投資3億美元。

▼在公司的材料實(shí)驗(yàn)室

新的嘗試

辛格團(tuán)隊(duì)的下一個(gè)電池想法受到了過(guò)去的啟發(fā)。第一個(gè)鋰離子電池是20世紀(jì)70年代由?？松荆‥xxon Corp.）的研究人員發(fā)明的。那是石油輸出國(guó)組織實(shí)施石油禁運(yùn)的時(shí)代，當(dāng)時(shí)甚至連最大的石油公司之一都對(duì)汽油的未來(lái)心存疑慮。?？松脑碗姵仃?yáng)極上有鋰金屬。在依賴(lài)于帶電鋰粒子的電池中，沒(méi)有比純金屬鋰更高能量密度的陽(yáng)極了。

但全鋰設(shè)計(jì)帶來(lái)了一個(gè)棘手的問(wèn)題。通過(guò)電子顯微鏡觀察電池，在原子水平上檢查材料，一個(gè)全鋰的陽(yáng)極很可能覆蓋著一種叫做枝狀晶體（簡(jiǎn)稱(chēng)“枝晶”）的毛發(fā)狀結(jié)構(gòu)——這是電池工程師的大難。

這種納米結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度足以擊穿電池的薄塑料隔膜，到達(dá)陰極，造成短路和火災(zāi)。因?yàn)殡姵厥敲芗母吣懿牧?，所以要想撲滅電池起火，比使用?nèi)燃機(jī)需要更多的水和小心。這也是?？松梨诜艞夒姵匮芯慷鴪?jiān)持油氣鉆探的原因之一。

研究人員在80年代發(fā)現(xiàn)石墨可以作為更穩(wěn)定的陽(yáng)極，它成為鋰離子電池的支柱，并開(kāi)始出現(xiàn)在消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品中，如大塊頭的攝像機(jī)。盡管如此，在學(xué)術(shù)實(shí)驗(yàn)室中，戰(zhàn)勝枝晶和回歸鋰金屬的夢(mèng)想從未破滅。

當(dāng)QuantumScape開(kāi)始考慮換一種方式時(shí)，科學(xué)家們有了一個(gè)可能解決這個(gè)問(wèn)題的想法。這就引出了下一個(gè)大問(wèn)題：固體電解質(zhì)是否可以在不影響電池性能的情況下取代液體電解質(zhì)？

實(shí)際上，每一家生產(chǎn)新型電池的公司都專(zhuān)注于新型材料。如果找不到新材料，就無(wú)法制造出辛格想要的電池。第一年的失敗讓人傷心，但并不意外。尋找能在極端條件下工作的材料是一個(gè)非常困難的問(wèn)題。

當(dāng)QuantumScape開(kāi)始尋找固體電解質(zhì)時(shí)，辛格和霍爾姆重新開(kāi)始。研究小組列出了這種材料需要具備的特性：1）抵抗枝晶，2）使鋰離子能夠自由流動(dòng)?！拔覀儾恢雷匀唤缰惺欠翊嬖谝环N材料可以滿(mǎn)足要求，”辛格說(shuō)，“比我們找到它的可能性要小得多?！?/span>

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，科學(xué)家們有一個(gè)終極武器：蠻力。進(jìn)行盡可能多的實(shí)驗(yàn)，從每次迭代中學(xué)習(xí)，并調(diào)整測(cè)試來(lái)執(zhí)行更多的實(shí)驗(yàn)。簡(jiǎn)單明了，但昂貴且緩慢。幸運(yùn)的是，QuantumScape擁有盈余的現(xiàn)金。

辛格稱(chēng)之為所有初創(chuàng)企業(yè)中最好的材料實(shí)驗(yàn)室之一的實(shí)驗(yàn)室就這樣開(kāi)始了建設(shè)，該實(shí)驗(yàn)室配備了可以處理大量數(shù)據(jù)的電腦。對(duì)于電池迷來(lái)說(shuō)，無(wú)論你想研究哪種類(lèi)型的電池，QuantumScape的實(shí)驗(yàn)室都將是一個(gè)令人垂涎的工作場(chǎng)所。辛格夸口說(shuō)，它的科學(xué)設(shè)備只能被世界頂尖大學(xué)提供的設(shè)備所擊敗。

▼防護(hù)裝備在實(shí)驗(yàn)室里至關(guān)重要

為了減少取得突破所需的時(shí)間（如果不是降低成本的話(huà)），該公司將科學(xué)工作變成了24/7的運(yùn)作。這種做法一直延續(xù)到今天，已經(jīng)持續(xù)了近10年，擁有300名員工。

創(chuàng)造一種新材料的過(guò)程首先是在超級(jí)計(jì)算機(jī)中塑造虛擬原型，并測(cè)試它們的理論能力，使之大致接近。這幾乎就像《星際迷航》中的復(fù)制器，能夠從龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)中創(chuàng)建任何材料——只是數(shù)字化而已。這種由強(qiáng)大的計(jì)算支持的理論已經(jīng)加速了整個(gè)物理科學(xué)的創(chuàng)新。

計(jì)算機(jī)研究縮小了QuantumScape實(shí)際需要制作的材料的范圍，盡管全天候的實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)仍然制作了幾十種不同的材料。辛格不愿給出例子，但該公司的專(zhuān)利組合中充斥著聽(tīng)起來(lái)很奇怪的物質(zhì)，比如鋰、鑭、氧化鋯。

霍爾姆說(shuō)，從2010年到2015年，該公司對(duì)這些材料進(jìn)行了“數(shù)百萬(wàn)次測(cè)試”。沒(méi)有一個(gè)有效。納米級(jí)的毛發(fā)纏繞著每一個(gè)電池。辛格說(shuō)：“當(dāng)你看到你嘗試過(guò)的每種材料仍在形成枝晶時(shí)，它會(huì)對(duì)你產(chǎn)生某種影響。說(shuō)實(shí)話(huà)，有一段時(shí)間我感到很沮喪。我想，‘枝晶可能只是你解決不了的問(wèn)題之一?！?/span>

實(shí)驗(yàn)室最終走了好運(yùn)。它發(fā)現(xiàn)了兩種似乎對(duì)枝狀晶體有抵抗力的材料。兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在各自的材料上快速完成工作、友好競(jìng)爭(zhēng)，隨后進(jìn)行測(cè)試和改進(jìn)。到2015年，QuantumScape已經(jīng)確定了贏家。

辛格沒(méi)有透露更多關(guān)于這種材料的細(xì)節(jié)，只是說(shuō)它是一種抗枝晶陶瓷，可以讓鋰離子“像高速公路一樣”通過(guò)。他還透露一些液體仍然留在陰極上，這意味著他的原型電池實(shí)際上是一種半固態(tài)電池。如果可能的話(huà)，完全消除液體，將是未來(lái)的一個(gè)目標(biāo)，可能會(huì)進(jìn)一步提高存儲(chǔ)容量。

找到材料只是工作的一半。QuantumScape花了接下來(lái)的五年時(shí)間，從2015年到2020年，試圖完善它?？突仿〈髮W(xué)機(jī)械工程系副教授文卡特·維斯瓦納坦（Venkat Viswanathan）說(shuō)：“這看起來(lái)可能需要很長(zhǎng)時(shí)間，但關(guān)鍵在于解決‘和’的問(wèn)題需要多長(zhǎng)時(shí)間?！本S斯瓦納坦在QuantumScape擔(dān)任顧問(wèn)。

QuantumScape發(fā)現(xiàn)，固體電解質(zhì)需要滿(mǎn)足幾個(gè)“和”的標(biāo)準(zhǔn)：它必須允許鋰離子流動(dòng)并阻止枝晶；它還必須足夠靈活，不會(huì)在電池內(nèi)部破裂，并且易于大規(guī)模生產(chǎn)。

辛格換了一種說(shuō)法：“你不可能在真實(shí)飛行條件下對(duì)機(jī)翼進(jìn)行精確的壓力測(cè)試。你必須在更艱苦的條件下進(jìn)行測(cè)試。”如果你想要電動(dòng)汽車(chē)電池在15分鐘內(nèi)充電，最好有足夠的空間來(lái)處理更快的充電而不會(huì)出現(xiàn)故障。

盡管科學(xué)上的障礙可能已經(jīng)清除，但仍沒(méi)有證據(jù)表明QuantumScape已經(jīng)解決了制造大眾汽車(chē)所需的新型材料所面臨的挑戰(zhàn)——大眾集團(tuán)在2019年銷(xiāo)售了600多萬(wàn)輛汽車(chē)，同時(shí)還保持了所有這些額外的質(zhì)量。QuantumScape公司表示，距離將電池投入汽車(chē)測(cè)試還有將近三年的時(shí)間。如果一切順利，在2026年之前，不要指望在你當(dāng)?shù)氐拇蟊娊?jīng)銷(xiāo)商那里看到它。

工業(yè)化制造電池

即使是在電池制造方面，QuantumScape也面臨著很少有人敢于面對(duì)的挑戰(zhàn)。在過(guò)去的十年里，沒(méi)有一家美國(guó)初創(chuàng)企業(yè)建立了自己的超級(jí)工廠(chǎng)(Gigafactory)，這是馬斯克普及的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，指的是每年生產(chǎn)十億瓦特小時(shí)電池的工廠(chǎng)，至少足夠20萬(wàn)輛汽車(chē)使用。

在美國(guó)現(xiàn)有的所有大型電池工廠(chǎng)，要么是由LG化學(xué)或SK創(chuàng)新等亞洲公司所有，要么是與這些海外巨頭合作建造的，比如特斯拉-松下在內(nèi)華達(dá)州里諾市郊外的第一家超級(jí)工廠(chǎng)。彭博NEF的弗里斯表示，之前的電池初創(chuàng)企業(yè)無(wú)法籌集到建造超級(jí)工廠(chǎng)所需的數(shù)十億美元，而是將技術(shù)授權(quán)給現(xiàn)有的生產(chǎn)商。

但這并不是QuantumScape的最終目標(biāo)。2021年3月，該公司融資4.5億美元，目前坐擁近15億美元。到2023年，該公司計(jì)劃在圣何塞建立一個(gè)試驗(yàn)制造工廠(chǎng)，在那里可以為其他汽車(chē)制造商生產(chǎn)測(cè)試電池。

該設(shè)施還將開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，以反映消費(fèi)電子公司和新興的飛行汽車(chē)行業(yè)日益增長(zhǎng)的興趣。到2024年，該公司計(jì)劃與大眾汽車(chē)在一個(gè)尚未確定的地點(diǎn)建立一家大型工廠(chǎng)，開(kāi)始向奧迪和保時(shí)捷等大眾品牌供應(yīng)電池。

“這是一家公司用很多錢(qián)就能做到的事情，”弗里斯說(shuō)?！半S著資金涌入整個(gè)行業(yè)，想象一下所有其他公司，無(wú)論是初創(chuàng)公司還是巨頭，都能實(shí)現(xiàn)什么目標(biāo)?！?/span>

這種競(jìng)爭(zhēng)正在慢慢升溫。2021年3月，通用汽車(chē)公司宣布，它正在與馬薩諸塞州的SolidEnergy Systems公司合作生產(chǎn)固態(tài)電池。同月，歐洲電池制造商N(yùn)orhvolt公司收購(gòu)了加州初創(chuàng)企業(yè)Cuberg。此前，福特和寶馬投資了科羅拉多州的初創(chuàng)企業(yè)Solid Power。戴姆勒公司正在與Blue Solutions合作研發(fā)固態(tài)電池技術(shù)。

其中一些競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手正在生產(chǎn)下一代電池，而不必面對(duì)QuantumScape為自己設(shè)定的挑戰(zhàn)。例如，Cuberg已經(jīng)制造了一種鋰金屬電池，它可能克服了液態(tài)電解質(zhì)的枝晶問(wèn)題。

作為美國(guó)最大的上市電池公司也有壓力。當(dāng)你每季度都要報(bào)告進(jìn)展情況，并向投資者提供一點(diǎn)點(diǎn)透明度時(shí)——哪怕只是關(guān)于收入實(shí)現(xiàn)的等待時(shí)間——保密就變得更加困難了。

2020年12月，桑福德·伯恩斯坦公司的一位分析師警告說(shuō)，QuantumScape的制造風(fēng)險(xiǎn)很高，之后該公司股價(jià)下跌了24%。2021年2月，當(dāng)它比預(yù)期更早地宣布了一項(xiàng)技術(shù)勝利時(shí)，股價(jià)上漲了17%。

“我們不會(huì)設(shè)定無(wú)法滿(mǎn)足的期望?！毙粮裾f(shuō)，“因?yàn)樽鳛橐患疑鲜泄?，如果你沒(méi)有達(dá)到預(yù)期，市場(chǎng)的反應(yīng)會(huì)迅速而無(wú)情?！?/span>