QuantumScape的固态锂金属电池技术旨在颠覆性地提高电动汽车的性能。然而，锂金属带来了一些独特的挑战，需要对电池架构进行创新才能解决。QS对这些挑战的回答是一种新的电池格式--FlexFrame。FlexFrame是传统软包电池和方形电池的混合体，旨在通过优雅简洁的设计实现技术上的阶跃式改进。

QSE-5实体模型

工作原理

FlexFrame结构有两个基本特征：一个是包裹电池堆边缘的框架，另一个是柔性聚合物层压外层，与传统的软包电池材料类似。

当电池制造完成时，电池是无负极状态，电池组处于最收缩的位置，电池面低于框架约一毫米。当电池充电和每层负极镀上纯锂金属时，电池面和柔性包装材料一起被推出。完全充电时，电池面几乎完全与边框齐平。小编觉得：想得挺好。

除了能适应膨胀和收缩外，FlexFrame的设计还能让电池同时实现以下功能

在快速充电过程中散发多余热量

在外部施加压力或不施加压力的情况下均可工作

实现大批量生产和封装集成

提供良好的封装效率，以实现我们的电池级能量密度目标

温度

所有电池在运行过程中都会产生一定的热量，而更高的功率通常会产生更多的热量。这意味着，要使汽车能够快速加速和快速充电，就需要一个电池管理系统，能够快速从单个电池单元中抽出热量，使其保持在最佳工作温度。在这种情况下，高性能电池单元不仅需要良好的基本化学性能，还需要智能电池设计，以实现良好的热性能。传统的电池设计都以大致相同的方式管理热量：当电池在运行过程中发热时，热能必须从电池层转移到外部外壳，再由电池组冷却系统将热能带走。然而，锂金属电池必须膨胀和收缩，因此很难设计出既能灵活移动又能有效传导电池表面热量的机械装置（如弹簧或泡沫）。为了应对这一挑战，FlexFrame设计将这些任务一分为二。电池的外表面可以根据需要伸缩，而产生的热量可以直接从单个电池层传导到外部框架，然后再从背面或侧面冷却。目前，QS正与合作伙伴合作开发和验证采用QS的FlexFrame电池设计的热管理系统。

压力

FlexFrame可在有或没有外部压力的情况下工作。如果需要，可以在电池的外部施加压力，由于热量可以传到框架的侧面，因此可以在外部施加压力的同时冷却电池。不过，QS已经展示了单层电池的数据，证明QS的锂金属平台可以在零外部施压的情况下实现较长的循环寿命，FlexFrame也可以在这些条件下运行。

制造和封装集成

作为传统方形电池和软包电池设计的混合体，FlexFrame使QS能够利用电池行业已经使用的工具和材料。外部聚合物层压材料与传统的锂离子软包电池类似，框架使电池具有良好的机械稳定性，而传统软包电池的机械稳定性是在模块层面提供的。在组装电池时，QS可以使用传统的堆叠和密封技术，这将有助于大批量生产。与圆柱形电池不同的是，FlexFrame电池可以整齐地彼此相邻，将浪费的体积降到最低，从而与圆柱形电池相比，提高了整个电池组的能量密度。

能量密度

如上一篇博客所述，电池的能量密度不仅与化学成分有关，封装也起着重要作用。任何电池格式的目标之一都是最大限度地减少电池外壳等非活性材料所占的自重和浪费的体积，并最大限度地提高电池活性材料（即电池中实际储存能量的部分）的比例。优化这种封装效率是实现高电池级能量密度的关键。FlexFrame在设计时就考虑到了这一重要因素。由于轻质袋装电池材料和低矮的框架使电池的开销降到最低，QS预计新电池格式能够在QSE-5（QS计划中的5Ah电池）中提供超过800Wh/L的能量密度，在更大容量的设计中还有很大的改进空间。

QS灵活的方法

QS相信固态锂金属电池是电动交通的未来，而FlexFrame架构则代表了QS对未来的愿景。首先，它解决了锂金属膨胀的独特难题，这是任何锂金属系统都必须解决的问题。此外，QS相信其优雅的设计能够在模块级实现良好的散热性能和高效包装，同时实现高电池级能量密度。更重要的是，它的设计允许使用与当今电池行业大规模使用的材料和工艺进行快速大规模制造。QuantumScape的目标一直是改变电动汽车电池，QS相信 FlexFrame是将这一技术应用于实际电动汽车的一步。

小结

QS固态电池频频传出好消息，虽然成立了十几年，虽然量产之路还很遥远，但是他们的网站做的很漂亮，他们的科普知识做的通俗易懂，也给小编的公众号文章创作带来了灵感，感谢QS，希望QS的在室温常压下循环1000圈容量保持率95%、通过大众子公司PowerCo首次耐久性测试、可以使电动汽车行驶50多万公里而不会出现明显的续航里程损失的无负极锂金属全固态电池早日大规模量产。