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今年9月初，估值約43億美元的神秘電池初創(chuàng)公司Quantumscape宣布將于第四季度在紐約證券交易所上市，震驚了整個電池和電動汽車行業(yè)。如果計劃進(jìn)展順利，包括大眾和比爾·蓋茨（Bill Gates）在內(nèi)的投資者將在對該公司約5億美元的押注中獲得可觀的利潤。這是最重要的轉(zhuǎn)變，首次公開募股（IPO）將有助于推動電動汽車的大規(guī)模商業(yè)化。
令人驚訝的是，整件事都建立在一個仍然不確定的基礎(chǔ)上：Quantumscape曾做出個轟動一時的斷言，用純金屬鋰制造固態(tài)電動汽車電池已經(jīng)近在咫尺，但卻沒有得到外部科學(xué)家的證實。純金屬鋰是一種珍貴的材料，數(shù)十年來一直是全球科技競賽的主題。Quantumscape表示，為了上市，它將使用一種越來越流行的、名為SPAC的財務(wù)安排。這是一種“快車道”策略，可以加快上市速度，同時避免通常的披露財務(wù)細(xì)節(jié)要求。這種數(shù)據(jù)精簡的方法完全符合Quantumscape長期以來以癡迷于隱身著稱的名聲，并不一定意味著任何粗略的東西。
但它確實迫使專家（更不用說外部投資者和其他所有人）或多或少地信任Quantumscape及其新合作伙伴，即已經(jīng)上市的空殼公司肯辛頓資本收購公司。按照SPAC的規(guī)則，Quantumscape將與后者合并。習(xí)慣了無營收初創(chuàng)公司進(jìn)行IPO的華爾街，似乎對遇到一家沒有營收或產(chǎn)品證據(jù)的公司時似乎并不擔(dān)心，肯辛頓的股價在宣布這一消息的9月3日翻了一番。
新式超級電池
但對電動汽車和電池公司來說，盲目信任是個相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。1883年，托馬斯·愛迪生（Thomas Edison）曾宣稱電池行業(yè)是“股票騙子”的專屬領(lǐng)域，而過去十年是個典型的高額索賠和徹頭徹尾的欺詐時期，供應(yīng)商生產(chǎn)時髦的電動汽車概念車和據(jù)稱具有開創(chuàng)性的電池為其提供動力。現(xiàn)在，Quantumscape推出了幻燈片演示，稱與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，其電池將推動大眾市場電動汽車?yán)m(xù)航增加約90%，充電甚至可在15分鐘內(nèi)完成，而且成本低于現(xiàn)有的電池。Quantumscape表示，大眾計劃在2025年之前為部分車輛配備其電池。
這些都是對具有異常快速部署能力的革命性電池的描述，問題是Quantumscape和大眾真的能做到這一點(diǎn)嗎？在接下來的幾周里，電池和電動汽車社區(qū)表達(dá)了他們的懷疑。在極短的時間內(nèi)，將一個早期的、完全實驗性的電池系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)樯虡I(yè)規(guī)模的工廠似乎仍然面臨著深刻的挑戰(zhàn)。
無論是在網(wǎng)上鋪天蓋地的閑聊中，還是在與學(xué)術(shù)、行業(yè)和咨詢專家的談話中，都沒有人懷疑Quantumscape落入了愛迪生抨擊的陣營，即這些公司屬于“欺騙公眾的機(jī)制”。沒有人相信該公司電池能夠在規(guī)定的最后期限前進(jìn)入大眾2025年的電動汽車市場。尤其令人不安的是，Quantumscape沒有披露任何數(shù)據(jù)，讓任何人都可以評估它的說法，特別是考慮到這種保密性始終是過去十年來最臭名昭著的電池騙子的標(biāo)志。
Solid Power是Quantumscape的領(lǐng)先競爭對手，得到了寶馬（BMW）、福特（Ford）和現(xiàn)代（Hyundai）的支持。Solid Power首席執(zhí)行官道格·坎貝爾（Doug Campbell）為自己的初創(chuàng)公司辯護(hù)時表示，最終誰會讓第一款金屬鋰動力電動汽車上路，Quantumscape、他自己的公司抑或是其他公司，目前還沒有定論。
以豐田為例，該公司也曾表示，預(yù)計到2025年將部署一款金屬鋰電池驅(qū)動的汽車，盡管它仍需降低成本。當(dāng)坎貝爾被問及是否會被Quantumscape超越時，他回答道：“他們是怎么搶在我們前面的？他們有沒有在創(chuàng)造性的融資計劃上搶先一步？那是一場我們甚至沒有參加的比賽。”
一時間，電動汽車和未來電池風(fēng)靡一時。自2008年以來，埃隆·馬斯克（Elon Musk）和他的電動汽車公司特斯拉（Tesla）在很大程度上占據(jù)了這個領(lǐng)域的主導(dǎo)地位。通過在加州弗里蒙特舉行網(wǎng)絡(luò)直播的“電池日”活動，馬斯克證明了他仍然是這個領(lǐng)域舉足輕重的存在。
但是，被特斯拉驚人的成功從昏昏欲睡中驚醒過來后，大批競爭對手正在緊盯著馬斯克。隨著內(nèi)燃機(jī)逐漸成為20世紀(jì)和21世紀(jì)初的遺跡，為了爭取主導(dǎo)地位，各大汽車制造商宣布計劃在未來五年內(nèi)推出數(shù)十款電動汽車。小型電動汽車和電池初創(chuàng)公司也宣布了類似的計劃，它們不是一家SPAC的目標(biāo)，而是至少10家，除了一家之外，幾乎沒有任何收入，但加在一起，它們的平均估值為18億美元，相當(dāng)于“獨(dú)角獸”的地位。
現(xiàn)在還不可能知道誰會贏得電動汽車競賽，甚至是在這場競賽中幸存下來，但美國領(lǐng)先的汽車制造商感到不舒服的一個跡象是，他們與某些初創(chuàng)公司建立了合作伙伴關(guān)系，轉(zhuǎn)向了安全地帶。這些合作包括大眾和Quantumscape、福特和豪華皮卡制造商Rivian、通用汽車公司和另一家剛剛上市的電動卡車公司尼古拉（Nikola）。
然而，電池競賽可能是最重要的。電池占電動汽車成本的三分之一到一半，如果你的目標(biāo)是使汽車成為主流產(chǎn)品，那么在能量密度和成本方面的持續(xù)進(jìn)步至關(guān)重要。地球上幾乎每一輛電動汽車都主要是由鋰離子電池提供動力的。雖然鋰離子電池是40年前在牛津大學(xué)發(fā)現(xiàn)的，但它們?nèi)匀皇巧虡I(yè)使用中最先進(jìn)的電池。事實上，鋰離子正處于一項關(guān)鍵突破的風(fēng)口浪尖上：通過給予電動汽車與傳統(tǒng)燃油汽車同等的成本，讓電動汽車跨越一個關(guān)鍵的消費(fèi)者障礙。如果它們的價格相同，電動汽車在跨界SUV和皮卡等熱門類別的銷量可能會激增。
但在一個2019年售出9000萬輛新車的全球行業(yè)中，電動汽車到底會變得多大，這一點(diǎn)仍然存在疑問。相比之下，去年全球電動汽車銷量約為210萬輛，僅占總銷量的2.3%。為了獲得更高份額，汽車制造商需要打入中等價格市場。在這個市場上，汽車價格低于3萬美元。這就解釋了為什么人們瘋狂地尋找鋰離子電池之后的下一種電池的原因，一種基于金屬鋰的電池，這種電池可以讓電動汽車變得便宜得多。
新材料新設(shè)計
用純鋰金屬制造電動汽車電池的追求回到了它的基本性質(zhì)，它是元素周期表中最輕的金屬，因此可以大量填充到小型移動電池中，在不拖累它所驅(qū)動的產(chǎn)品的同時儲存大量能量。但這始終是個危險的追求，因為金屬鋰與水分子高度反應(yīng)，使其具有爆炸性。過去十年里，波音（Boeings）、三星（Samsung）智能手機(jī)和特斯拉Model S上的鋰離子電池都著火過。當(dāng)被稱為枝晶（dendrites）的生長物讓鋰離子電池的正負(fù)電極相互接觸時，鋰離子電池也會發(fā)生致命的短路。30年來，美國能源部花費(fèi)了數(shù)千萬美元資金，試圖解決這些缺陷，并允許創(chuàng)造一種商業(yè)金屬鋰電池，從而打開美國電動汽車的大眾市場。
研究人員始終在嘗試的領(lǐng)先解決方案是“固態(tài)”電池。這個想法是取消液體電解質(zhì)，即位于兩個電極之間的電池中介層，取而代之的是一種不可燃的固體。這將消除易燃性問題。但固體電解質(zhì)有其自身的技術(shù)問題，特別是它對枝晶的敏感性，即會使電池短路的尖峰生長。
2010年，芝加哥郊外的阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）化學(xué)家杰克·沃伊（Jack Voke）獲得了能源部為期三年的撥款，以解決鋰金屬難題。沃伊知道，使鋰金屬加工的關(guān)鍵是將其沉積在銅集電器的表面上，該表面光滑，沒有任何隆起、起伏或任何類型的缺陷。如果有任何這樣的缺陷，它們必然會長成致命的枝晶結(jié)構(gòu)。
不僅如此，鋰還必須能夠在電池的充放電循環(huán)中來回穿梭，而且每次都要一次又一次地平坦地沉積在電流收集器上。它不會留下任何皺紋、細(xì)紋或皺褶。但無論如何，芝加哥郊外的電池投資公司Volta Energy Technologies首席技術(shù)官大衛(wèi)·施羅德（David Schroeder）說：“這不是一帆風(fēng)順的，而是一團(tuán)糟。”施羅德與沃伊在該項目上進(jìn)行了合作。2013年，該項目以失敗告終。
大約在那個時候，Quantumscape開始了自己對金屬鋰的挑戰(zhàn)。三年前，斯坦福大學(xué)教授弗里茨·普林斯（Fritz Prince Z）、他的博士生蒂姆·霍爾姆（Tim Holme）和硅谷知名企業(yè)家賈格迪普·辛格（JagDeep Singh）成立了這家公司，后者將擔(dān)任首席執(zhí)行官。
辛格在籌集資金方面有著非凡的技能，并迅速從硅谷最著名的兩位風(fēng)險資本家凱鵬華盈（Kleiner）的約翰·多爾（John Doerr）和維諾德·科斯拉（Vinod Khosla）那里吸引了2300萬美元的初始投資。隨后又進(jìn)行了更多輪融資，直到該公司積累了2億美元的風(fēng)投資金和另外3億美元的大眾資金。Quantumscape可能已經(jīng)成為美國最富有的電池初創(chuàng)公司，一個雇傭了許多人所說的、在任何領(lǐng)域都最集中的頂級電池人才的巨人。
2014年，Quantumscape為一種新材料申請了一系列專利中的第一項，該專利承諾最終解決金屬鋰電池工作的許多障礙。這種材料是由一位名叫維爾納·韋普納（Werner Weppner）的德國化學(xué)家在2007年左右發(fā)明的，他是克里斯蒂安-阿爾布雷希茨大學(xué)的教授，以其化學(xué)首字母縮寫LLZO而聞名。作為自己項目的一部分，阿貢的沃伊自己也參與了韋普納的發(fā)明。
LLZO吸引了很多人的興趣，部分原因是，與大多數(shù)固態(tài)電解質(zhì)不同，LLZO在與金屬鋰接觸時不會解體。然而，沃伊和施羅德發(fā)現(xiàn)了另一個惱人的問題：當(dāng)電池開始循環(huán)時，金屬鋰一個原子一個原子地埋在組成LLZO的微小顆粒的下面和中間。一旦嵌入其中，原子最終會擊穿材料，使電池短路。
鑒于Quantumscape偏愛保密，目前尚不清楚它是如何解決一個令人望而卻步的問題的，即在一次又一次的循環(huán)中保持超光滑的金屬鋰表面，并防止鋰鉆入和切割LLZO。但到今年夏天，當(dāng)SPAC狂熱完全席卷美國電動汽車和電池領(lǐng)域時，Quantumscape已經(jīng)為LLZO積累了至少18項專利。在忽略細(xì)節(jié)的同時，Quantumscape首席執(zhí)行官賈格迪普·辛格表示，他的團(tuán)隊已經(jīng)解決了“數(shù)百”個漏洞，最終推出了一種可以正常工作的金屬鋰電池，至少可以小規(guī)模供應(yīng)。
電池行業(yè)在過去十年中取得了許多成就，但也不乏失敗。2011年款日產(chǎn)Leaf一次充電可以行駛117公里，今天完全負(fù)擔(dān)得起的雪佛蘭Bolt一次充電可以行駛417公里，而且這一標(biāo)準(zhǔn)正在迅速增長，達(dá)到以前無法想象的480公里甚至更多。這些汽車中被低估的電池達(dá)到了其他令人望而生畏的標(biāo)準(zhǔn)，比如允許車輛快速加速，立即利用和使用大量儲存的能量，并避免火災(zāi)或爆炸。此外，較新電池的成本大幅下降，使得電動汽車變得越來越便宜。
一路走來，也有許多“黑馬”慘遭失敗。2012年，硅谷小型初創(chuàng)公司Envia擊敗了老牌公司，贏得了一份為期四年的合同，為通用汽車公司即將推出的旗艦電動博Bolt生產(chǎn)續(xù)航320公里的電池，從而完成了一項非凡的壯舉。然而，僅僅幾個月后，這筆交易就破裂了，因為事實證明，Envia始終在夸大其電池的性能，甚至夸大了它在生產(chǎn)電池中的作用。韓國巨頭LG最終為通用汽車提供電池，Envia這個名字成為該領(lǐng)域欺騙的象征。
2015年，總部位于密歇根州的Sakti3是同時代最神秘的電池初創(chuàng)公司之一，由于有報道稱該公司一直在大幅夸大自己的成就，該公司以9000萬美元的價格將自己出售給了吸塵器公司戴森（Dyson）。在接下來的四年里，戴森放棄了Sakt3的核心專利，讓Sakt3首席執(zhí)行官安·瑪麗·薩斯特里（Ann Marie Sastry）離開了公司，并取消了基于收購的電池計劃。最后，在花費(fèi)了6億美元后，戴森完全削減了電動汽車計劃。在最新聲明中，通用的電動卡車合作伙伴尼古拉創(chuàng)始人辭職。有報道稱，美國證券交易委員會（SEC）和司法部正在調(diào)查有關(guān)尼古拉夸大技術(shù)誤導(dǎo)投資者的指控。
當(dāng)電池領(lǐng)域參與者對缺乏來自Quantumscape的任何數(shù)據(jù)來證實其說法表示失望時，他們腦海中經(jīng)常浮現(xiàn)的是Envia和Sakti3的前車之鑒。在Quantumscape首次公開募股之前，電池界對其保密性的評論更多的是文化上的變化，即一種對其傾向的描述。然而，現(xiàn)在這個問題是一個堅定不移的抱怨，Quantumscape正在向公眾出售股票，但它需要對諸多疑問予以澄清。
該公司首席執(zhí)行官辛格是一名訓(xùn)練有素的計算機(jī)科學(xué)家，他低調(diào)而冷靜，在硅谷以強(qiáng)硬、專一的企業(yè)家著稱。他提到了Quantumscape的歷史。他認(rèn)為，披露信息反映了公司的弱點(diǎn)：當(dāng)你缺乏現(xiàn)金時，你被迫走出去，通過談?wù)撟约簛砘I集資金。自從Quantumscape獲得充裕的現(xiàn)金以來，它就擁有了保持沉默的特權(quán)。他還說，這還不是全部，談?wù)撌橇畠r的，其他電池公司在實際擁有強(qiáng)大的產(chǎn)品之前也曾制造過許多荒唐的故事。他說，這就是為什么即使公司已經(jīng)弄清楚了金屬鋰，它仍然依賴大眾發(fā)布了一份驗證聲明的原因，而自己仍然什么也沒說。
經(jīng)得起驗證？
只是，目前還不清楚大眾是否已經(jīng)驗證了Quantumscape的電池技術(shù)。2018年6月，大眾宣布將向Quantumscape投資1億美元。作為交易的一部分，這家汽車制造商發(fā)布了一份聲明，這份聲明純粹是對這家初創(chuàng)公司前景表示的信心：“大眾成功地在德國測試了Quantumscape早期固態(tài)電池的樣本，以汽車的功率運(yùn)行，這是行業(yè)第一次。”
但三個月后，也就是2018年9月，當(dāng)這筆投資完成時，大眾熱情洋溢的措辭發(fā)生了微妙的變化。在新的新聞稿中，大眾說：“大眾已經(jīng)在德國測試了Quantumscape早期固態(tài)電池樣本，以汽車的功率運(yùn)行。”這個版本省略了“成功”和“行業(yè)第一”這兩個詞，只指出電池已經(jīng)過測試，這是個不明確的用于，因此沒有意義。
更奇怪的是，在圍繞SPAC-Quantumscape的亮相派對的促銷活動中，這家公司第一次公開談?wù)撟约旱漠a(chǎn)品，其幻燈片套裝引用了大眾的第二份聲明，而不是第一份聲明。我不明白：像Quantumscape這樣一絲不茍、煞費(fèi)苦心的公司，似乎不可能遺漏了關(guān)鍵描述符。但這是辛格和大眾媒體關(guān)系負(fù)責(zé)人恩里科·貝爾茨（Enrico Beltz）都建議的。他們分別表示，第二份聲明中的遺漏是無意的，并未表明大眾對初創(chuàng)公司電池的態(tài)度有任何改變。就IPO宣布時的幻燈片而言，辛格表示，沒有人注意到其中的措辭。
所以，在貝爾茨被問及大眾是否驗證了Quantumscape的電池時，他通過電子郵件回復(fù)說：“Quantumscape正在以良好的方式開發(fā)這項非常有前途的技術(shù)，所有的測試都顯示出良好的進(jìn)展。詳情請直接與Quantumscape聯(lián)系。”他指的是什么測試？“良好進(jìn)展”的定義是什么？為什么他毫不含糊地回應(yīng)說：“事實上，我們已經(jīng)確認(rèn)了它們的技術(shù)。”
貝爾茨還被問及，大眾是否會像辛格所說的那樣，在2025年商業(yè)化銷售的汽車中部署Quantumscape的電池。他回應(yīng)說：“我們正在與Quantumscape一起制定時間表，這項技術(shù)研究活動的下一步將是敲定進(jìn)一步?jīng)Q定的關(guān)鍵。”再一次，大眾似乎放棄了任何具體的保證，即Quantumscape的材料何時或是否會進(jìn)入大眾集團(tuán)的汽車。
這給人的感覺是，Quantumscape陷入了一個循環(huán)，與世隔絕了很長時間，以至于保密現(xiàn)在成了其本能。任何領(lǐng)域的推銷員都會在辛格的笨拙中表現(xiàn)出輕微的商業(yè)夸張。例如，他稱，Quantumscape是唯一一家通過大型汽車制造商以行業(yè)要求的充放電速率驗證其金屬鋰電池的公司。但Solid Power的道格·坎貝爾（Doug Campbell）斷言，他的公司也這樣做了，盡管他不愿透露到底是現(xiàn)代、寶馬、福特或日產(chǎn)中哪家汽車制造商為其投資。
然而，辛格的評論卻直截了當(dāng)。他說，他不準(zhǔn)備為這篇報道提供確鑿的數(shù)據(jù)，但他確實打算在第四季度公布一些數(shù)據(jù)，作為股票分析師活動的一部分。他對時間沒有表態(tài)，當(dāng)股票代碼改為QS，Quantumscape正式上市時，在沒有該公司聲稱的證據(jù)的情況下，投資者仍有可能買入和賣出該股票，但至少會有數(shù)據(jù)。
在實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)之前，Quantumscape還有很長的路要走。他說，到目前為止，最困難的事情是掌握LLZO，這需要如此多的調(diào)整。實際上，辛格的團(tuán)隊已經(jīng)“發(fā)明了一種全新的材料”。競爭對手可以試圖迎頭趕上，但辛格表示，這將是困難的。手中有10億美元的現(xiàn)金，Quantumscape有足夠的資金邁出下一大步——擴(kuò)大規(guī)模。辛格說，“剩下的是執(zhí)行風(fēng)險”，他指的是以商業(yè)規(guī)模生產(chǎn)該產(chǎn)品，他們真正有機(jī)會將這種產(chǎn)品推向市場。
同樣，有些電池專家對此表示懷疑。通常，出于方便和成本的原因，電池制造商試圖在室溫下完成所有工作。但LLZO粉末必須加熱到1300攝氏度才能形成致密的薄片，而且它必須鋪設(shè)得很薄（只有20微米，不到人類頭發(fā)厚度的一半）。Quantumscape的電池必須從單層放大到堆疊，才能插入棱柱形電池組。
而且還有一個常見的問題，那就是金屬鋰的均勻鋪設(shè)。許多專家認(rèn)為，即使所有這些都按計劃進(jìn)行，包括沿途的嚴(yán)格測試，這一過程也會花費(fèi)大量時間。可再生能源咨詢公司Bloomberg NEF的能源儲存主管詹姆斯·弗里思（James Frith）估計，Quantumscape可能要到2027年左右才能為商用車做好準(zhǔn)備，比計劃晚了兩年。
瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實驗室的博士生喬迪·薩斯特雷·佩利特爾（Jordan I Sastre Pellizer）正在研究LLZO的論文，他在社交媒體上寫了一篇閱讀量很大的帖子，對這種材料的實用性提出了質(zhì)疑。佩利特爾表示：“我不得不說，在我看到一些電池的實際數(shù)據(jù)和他們聲稱的性能之前，我仍然相當(dāng)懷疑。”
當(dāng)然，并不是只有壞消息。主要擔(dān)心之一是LLZO太脆，在制造過程中可能會破碎。但長期與LLZO合作的密歇根大學(xué)教授杰夫·薩卡墨脫（Jeff Sakamoto）表示，這是沒有根據(jù)的。他說，在100微米的厚度下，LLZO變得靈活和可彎曲，可以很容易地集成到目前的鋰離子滾壓機(jī)中。他說：“大自然給了我們一個喘息的機(jī)會。一個很大的好處是，目前，我們不需要違反物理學(xué)常識就能實現(xiàn)這一點(diǎn)。”
只要Quantumscape的故事以驗證安裝在大眾汽車上的金屬鋰和固態(tài)電池結(jié)束，目前圍繞其不透明的挫折感就會被遺忘。該公司可能會成為如何做大型電池科學(xué)的新典范：向一支頂尖的團(tuán)隊投入一大筆錢，把他們鎖在一個房間里，然后給他們十年的時間來生產(chǎn)一些東西。
考慮到正確使用電池的利害關(guān)系，比如減少化石燃料的使用，在苦苦掙扎的“銹帶”（美國東北部五大湖附近的傳統(tǒng)工業(yè)區(qū)）創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會等，這將是一個巨大的勝利。問題是，如果在經(jīng)歷了這一切之后，Quantumscape未能兌現(xiàn)諾言會怎樣。這可能也符合電池行業(yè)的傳統(tǒng)，哥倫比亞大學(xué)教授丹·斯坦加特（Dan Steingart）表示：“電池公司始終都在做出大膽宣言，社區(qū)已經(jīng)對此有了免疫力。我處于信任但驗證模式。但如果Quantumscape成功的話，這將掀開電池領(lǐng)域的新篇章。”
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