胡啟朝認為,全固態鋰金屬電池的技術路徑可能永遠都難以實現,但是混合鋰金屬電池通過混合氧化物固態電解質加高濃度電解液,是目前進展最快的鋰金屬電池技術解決方案。從長遠來看,電池的終端應該是鋰金屬電池。

SES創始人兼首席執行官胡啟朝博士

SES創始人兼首席執行官胡啟朝博士  資料圖片

7月13日,電動汽車鋰金屬電池供應商麻省固能(簡稱“SES”)宣布,已與艾芬豪資本收購公司(簡稱“艾芬豪”)達成最終合并協議,預計在今年第三或第四個季度上市。

此次交易得到了多家戰略投資者和全球汽車制造商的支持,包括通用汽車、現代汽車,他們都已經和SES達成車輛“A-Sample”(簡稱“A樣品”)聯合開發協議的參與方。此外,吉利控股集團、上汽集團、LG和富士康等也參與其中。

SES為何受到眾多主流企業及投資者的青睞?混合鋰金屬電池是下一代動力電池的“風口”嗎?混合鋰金屬電池產業化前景如何?7月22日,在SES中國媒體分享會上,SES創始人兼首席執行官胡啟朝博士分享了公司發展近況及其混合鋰金屬電池的技術優勢和發展前景。

胡啟朝于2007年獲得麻省理工學院物理學學士學位,并于2012年獲得哈佛大學應用物理學博士學位。攻讀博士期間,美國電池行業經歷了鋰電池生產商A123公司的破產事件,在此背景下,胡啟朝創立SES。SES結合了成熟高效的鋰離子電池生產工藝和鋰金屬電池的高能量密度,開發出混合鋰金屬電池。目前SES在美國和中國兩地建有電池生產工廠,并在(美國)波士頓、(中國)上海和(韓國)首爾都有開展業務。

胡啟朝認為,全固態鋰金屬電池的技術路徑可能永遠都難以實現,但是混合鋰金屬電池通過混合氧化物固態電解質加高濃度電解液,是目前進展最快的鋰金屬電池技術解決方案。從長遠來看,電池的終端應該是鋰金屬電池。

全固態鋰金屬電池

胡啟朝博士供圖

《中國汽車報》:與艾芬豪合并上市,對SES今后發展帶來哪些利好?

胡啟朝:合并后的公司將成為全球第一家擁有高能量密度的鋰金屬技術、具有顯著成本效益和大規模生產能力的混合鋰金屬電池上市公司。

我們預計,合并后的公司股權價值約為 36 億美元(包括 3 億美元的或有對價),募資 4.76 億美元(假設艾芬豪的公眾股東沒有贖回)。交易結束時,SES的現金預計將超過 6 億美元,包括通過合并交易得到的資金和 SES資產負債表上的現金。這些資金將為公司未來的發展和2025年產品商業化提供支持。

《中國汽車報》:混合鋰金屬電池的技術優勢是什么?

胡啟朝:SES推出的混合鋰金屬電池結合了鋰離子電池和全固態鋰金屬電池的優點,尤其保留了高密度的優勢,又保持了產品的可制造性。綜合來說,混合鋰金屬電池具備了更高密度、成本更低、重量更輕、安全性更高、充電速度更快、智能化水平更高等六大優勢。

SES 是唯一一家在鋰金屬電池方面有獨立第三方測試報告的公司,Exponent、Eclipse Energy 兩家機構對我們的混合鋰金屬電池的能量密度、快充能力、循環使用、放電、溫度、安全等性能進行了全面的檢測。我們在負極部分采用了高能量密度的鋰金屬和保護層,電解液是具有專利的高濃度鋰鹽電解質,并采用了人工智能(AI)安全算法來進行安全模擬和預警,使其電池比理論上的全固態鋰金屬電池具有更出色的性能和制造效率。

在滿足電池壽命和安全要求的前提下,SES 的混合鋰金屬電池能提供 400瓦時/千克的能量密度,15分鐘內可快充達 80%。電池容量是傳統鋰離子電池的兩倍,同樣產能和使用同樣正極材料的情況下,成本能降低 20%,材料本身也會更安全。這些混合鋰金屬電池可以廣泛應用到電動汽車和電動飛行汽車。

全固態鋰金屬電池

胡啟朝博士供圖

《中國汽車報》:芯片荒未解,電池荒又來。鋰金屬是電池的一個關鍵性材料,是否有考慮鋰金屬荒?

胡啟朝:在鋰金屬電池行業原材料供應方面,鋰并非影響電池產業發展的主要問題,電池正極所需材料中如鎳、錳、鈷等才是更稀缺的材料,越高能量密度的電池,其正極中鎳的成分會越高,鎳荒大概率將是未來電池材料所面臨的真正問題。

艾芬豪是一家綜合礦業公司,在世界多個地區擁有充足儲量的鎳礦和銅礦,其中南非的Platreef項目中約有41億磅鎳金屬。SES選擇和艾芬豪合并一部分重要原因在于對未來發展布局具有的戰略意義。

目前全球四大鋰礦,中國占兩個:贛峰和天齊。其中,天齊鋰業是SES的股東。除了天齊鋰業,我們還有另外兩家合作商,目前還不方便透露。因此,鋰金屬材料供應問題不大。

《中國汽車報》:隨著電動車保有量的增加,起火事件時有發生。近兩年國內多家企業都推出了不起火電池。動力電池企業如何兼顧能量密度與安全問題?

胡啟朝:通常情況下,電池能量密度越高,電池的穩定和安全性就越差。

對此,我們怎么解決呢?

一方面從電池材料入手,我們采用非常安全的材料——高濃度電解液,它的溶劑、鹽與常規鋰離子的不一樣,加上鋰金屬上的保護層。電解液從材料、溶劑的制造、鹽的提純和整個配方是我們完全內部開發出來的,是比較高的機密。

二是加裝軟件系統,在整個汽車電池管理系統里面,融入人工智能安全算法。我們通過對電池采集全方位的數據,包括電化學數據、壓力、溫度等,推出了鋰金屬電池的安全算法,能夠提前幾個月甚至更長時間,對電池安全進行評估和預警。

《中國汽車報》:可否預測一下鋰金屬電池產業化時間節點?

胡啟朝:車企要測試開發一款新型電動汽車動力電池技術,周期是比較長的。

SES于2015年與通用汽車合作,于今年 3 月和 5 月分別與通用汽車和現代汽車簽署了聯合開發協議,為他們提供A樣品鋰金屬電動汽車電池。

鋰金屬電池

胡啟朝博士供圖

SES混合鋰金屬電池產業化征程中,目前已經邁出了A樣品的第一步。一是,在美國波士頓,和通用汽車共同建立了1GWh鋰金屬電池產線A樣品產線;2019年在中國上海嘉定建好產線,預計今年擴產至1GWh。2023年,我們開始建設10GWh產能,做B和C樣品產線,預計2025年可以上車,2026年、2027年有望建成30GWh、70GWh甚至更大的產能。

從產業化上看,混合鋰金屬電池比純固態鋰金屬電池容易一些。當然,挑戰還是存在的,例如目前全球沒有供應商能夠批量生產超薄、超寬的鋰金屬。為此,我們正在和國內一些鋰金屬廠商進行合作。

此外, 我們還有非常多的細節需要一步步做好。在電池行業難的不是新技術、不是新概念,難的是處理細節的能力,比如生產、供應鏈、質量及與車企合作,再比如,電芯材料、電池組、電池包……每一環都有非常多的細節。

《中國汽車報》:縱觀鋰電發展,LG四元鋰電池將于2021年下半年交貨;從固態電池陣營上看,豐田搭載固態電池的原型車計劃在2022年推出,量產在2025年左右。從SES的時間表來看,鋰金屬電池預計2025年實現量產。如何看待下一代動力電池技術發展趨勢?

胡啟朝:目前固態電池有兩種,一是固態鋰離子電池,已經商業化。與鋰離子相比,其能量密度、生產工藝沒有明顯提高,競爭優勢不明顯。二是固態鋰金屬電池,目前看產業化仍然是個夢。我們之前也做過固態鋰金屬電池,但是2015年之后改變路線,開始做混合鋰金屬電池。

我解釋一下,混合鋰金屬可以也是三元電池,正極也是三元或者是四元材料。只不過目前鋰離子電池大家用正極來給電池起名,我們是用負極給電池起名。我們只做負極,不做正極。

其實目前動力電池的正極材料是車企指定的,比如,有些車企要做一款高端車,正極可能用三元高鎳,或者用四元高鎳;如果定位為大眾車型,可能會用無鈷或磷酸鐵鋰為正極材料。

在常規鋰離子電池正極里面的能量密度、生產工藝、成本的優化,完全是可以應用在鋰金屬電池里面的。打個比方,正極從磷酸鐵鋰到高鎳的四元材料,負極采用傳統石墨,其能量密度能從200瓦時/千克提升至280瓦時/千克,而如果將負極替換成鋰金屬,能量密度可以從350瓦時/千克提升至450瓦時/千克,負極鋰金屬電池和正極材料的能量密度提升完全是同步進行的。

長期來說,鋰金屬是可以完全替代鋰離子電池。早期,其主要裝配在SUV車型上。通用今年年初公開的悍馬電動SUV,充一次電跑300英里,2025年新一代的悍馬電動SUV用鋰金屬電池充一次電可以跑500英里(約為800公里)。

長遠來看,電池的終端應該是鋰金屬電池。因為整個元素周期表里鋰排在第三,是目前自然界最輕的金屬,用鋰做的電池也會是最輕和最小的,同時能量密度和續航里程也是最高的。當然其中會有純固態、混合、液態的不同路線,但最終目標是一樣,鋰金屬電池。

【電池網編輯后記】7月13日,電動汽車高性能可充電混合鋰金屬電池開發者及制造商SES(麻省固能)公司宣布,已與艾芬豪資本收購公司達成最終的合并協議,計劃在紐交所上市。這是電動車產業鏈上又一家宣布以特殊目的收購(SPAC)為上市途徑的企業。SES稱,合并后的公司股權價值預計約為36億美元,交易預計將為SES提供高達4.76億美元的資金。SES現有投資者包括SK、通用汽車、現代汽車、起亞公司、淡馬錫、天齊鋰業、Vertex Ventures、應用材料和上汽集團等。SES的創始人胡啟朝就是7年前在成都召開的2014年第二屆中國(成都)電池新能源產業國際高峰論壇上麻省理工學院的應用物理學碩士,那屆論壇上他做了《Safeand Ultra-high Energy Density Solid PolymerIonic Liquid Lithium MetalBattery》的專題報告。那年,也是北京大學其魯教授第一次介紹并引薦胡啟朝在ABEC電池“達沃斯”論壇上認識中國電池新能源行業!在通往成功的路上,有些人早早到達但未必堅持到最后,有些人相信選擇、堅持相信最終也在趨勢的路上看見了更大的天地和世界。胡啟朝算一個!加電!更好的我們!

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