胡启朝认为,全固态锂金属电池的技术路径可能永远都难以实现,但是混合锂金属电池通过混合氧化物固态电解质加高浓度电解液,是目前进展最快的锂金属电池技术解决方案。从长远来看,电池的终端应该是锂金属电池。

SES创始人兼首席执行官胡启朝博士

SES创始人兼首席执行官胡启朝博士  资料图片

7月13日,电动汽车锂金属电池供应商麻省固能(简称“SES”)宣布,已与艾芬豪资本收购公司(简称“艾芬豪”)达成最终合并协议,预计在今年第三或第四个季度上市。

此次交易得到了多家战略投资者和全球汽车制造商的支持,包括通用汽车、现代汽车,他们都已经和SES达成车辆“A-Sample”(简称“A样品”)联合开发协议的参与方。此外,吉利控股集团、上汽集团、LG和富士康等也参与其中。

SES为何受到众多主流企业及投资者的青睐?混合锂金属电池是下一代动力电池的“风口”吗?混合锂金属电池产业化前景如何?7月22日,在SES中国媒体分享会上,SES创始人兼首席执行官胡启朝博士分享了公司发展近况及其混合锂金属电池的技术优势和发展前景。

胡启朝于2007年获得麻省理工学院物理学学士学位,并于2012年获得哈佛大学应用物理学博士学位。攻读博士期间,美国电池行业经历了锂电池生产商A123公司的破产事件,在此背景下,胡启朝创立SES。SES结合了成熟高效的锂离子电池生产工艺和锂金属电池的高能量密度,开发出混合锂金属电池。目前SES在美国和中国两地建有电池生产工厂,并在(美国)波士顿、(中国)上海和(韩国)首尔都有开展业务。

胡启朝认为,全固态锂金属电池的技术路径可能永远都难以实现,但是混合锂金属电池通过混合氧化物固态电解质加高浓度电解液,是目前进展最快的锂金属电池技术解决方案。从长远来看,电池的终端应该是锂金属电池。

全固态锂金属电池

胡启朝博士供图

《中国汽车报》:与艾芬豪合并上市,对SES今后发展带来哪些利好?

胡启朝:合并后的公司将成为全球第一家拥有高能量密度的锂金属技术、具有显著成本效益和大规模生产能力的混合锂金属电池上市公司。

我们预计,合并后的公司股权价值约为 36 亿美元(包括 3 亿美元的或有对价),募资 4.76 亿美元(假设艾芬豪的公众股东没有赎回)。交易结束时,SES的现金预计将超过 6 亿美元,包括通过合并交易得到的资金和 SES资产负债表上的现金。这些资金将为公司未来的发展和2025年产品商业化提供支持。

《中国汽车报》:混合锂金属电池的技术优势是什么?

胡启朝:SES推出的混合锂金属电池结合了锂离子电池和全固态锂金属电池的优点,尤其保留了高密度的优势,又保持了产品的可制造性。综合来说,混合锂金属电池具备了更高密度、成本更低、重量更轻、安全性更高、充电速度更快、智能化水平更高等六大优势。

SES 是唯一一家在锂金属电池方面有独立第三方测试报告的公司,Exponent、Eclipse Energy 两家机构对我们的混合锂金属电池的能量密度、快充能力、循环使用、放电、温度、安全等性能进行了全面的检测。我们在负极部分采用了高能量密度的锂金属和保护层,电解液是具有专利的高浓度锂盐电解质,并采用了人工智能(AI)安全算法来进行安全模拟和预警,使其电池比理论上的全固态锂金属电池具有更出色的性能和制造效率。

在满足电池寿命和安全要求的前提下,SES 的混合锂金属电池能提供 400瓦时/千克的能量密度,15分钟内可快充达 80%。电池容量是传统锂离子电池的两倍,同样产能和使用同样正极材料的情况下,成本能降低 20%,材料本身也会更安全。这些混合锂金属电池可以广泛应用到电动汽车和电动飞行汽车。

全固态锂金属电池

胡启朝博士供图

《中国汽车报》:芯片荒未解,电池荒又来。锂金属是电池的一个关键性材料,是否有考虑锂金属荒?

胡启朝:在锂金属电池行业原材料供应方面,锂并非影响电池产业发展的主要问题,电池正极所需材料中如镍、锰、钴等才是更稀缺的材料,越高能量密度的电池,其正极中镍的成分会越高,镍荒大概率将是未来电池材料所面临的真正问题。

艾芬豪是一家综合矿业公司,在世界多个地区拥有充足储量的镍矿和铜矿,其中南非的Platreef项目中约有41亿磅镍金属。SES选择和艾芬豪合并一部分重要原因在于对未来发展布局具有的战略意义。

目前全球四大锂矿,中国占两个:赣峰和天齐。其中,天齐锂业是SES的股东。除了天齐锂业,我们还有另外两家合作商,目前还不方便透露。因此,锂金属材料供应问题不大。

《中国汽车报》:随着电动车保有量的增加,起火事件时有发生。近两年国内多家企业都推出了不起火电池。动力电池企业如何兼顾能量密度与安全问题?

胡启朝:通常情况下,电池能量密度越高,电池的稳定和安全性就越差。

对此,我们怎么解决呢?

一方面从电池材料入手,我们采用非常安全的材料——高浓度电解液,它的溶剂、盐与常规锂离子的不一样,加上锂金属上的保护层。电解液从材料、溶剂的制造、盐的提纯和整个配方是我们完全内部开发出来的,是比较高的机密。

二是加装软件系统,在整个汽车电池管理系统里面,融入人工智能安全算法。我们通过对电池采集全方位的数据,包括电化学数据、压力、温度等,推出了锂金属电池的安全算法,能够提前几个月甚至更长时间,对电池安全进行评估和预警。

《中国汽车报》:可否预测一下锂金属电池产业化时间节点?

胡启朝:车企要测试开发一款新型电动汽车动力电池技术,周期是比较长的。

SES于2015年与通用汽车合作,于今年 3 月和 5 月分别与通用汽车和现代汽车签署了联合开发协议,为他们提供A样品锂金属电动汽车电池。

锂金属电池

胡启朝博士供图

SES混合锂金属电池产业化征程中,目前已经迈出了A样品的第一步。一是,在美国波士顿,和通用汽车共同建立了1GWh锂金属电池产线A样品产线;2019年在中国上海嘉定建好产线,预计今年扩产至1GWh。2023年,我们开始建设10GWh产能,做B和C样品产线,预计2025年可以上车,2026年、2027年有望建成30GWh、70GWh甚至更大的产能。

从产业化上看,混合锂金属电池比纯固态锂金属电池容易一些。当然,挑战还是存在的,例如目前全球没有供应商能够批量生产超薄、超宽的锂金属。为此,我们正在和国内一些锂金属厂商进行合作。

此外, 我们还有非常多的细节需要一步步做好。在电池行业难的不是新技术、不是新概念,难的是处理细节的能力,比如生产、供应链、质量及与车企合作,再比如,电芯材料、电池组、电池包……每一环都有非常多的细节。

《中国汽车报》:纵观锂电发展,LG四元锂电池将于2021年下半年交货;从固态电池阵营上看,丰田搭载固态电池的原型车计划在2022年推出,量产在2025年左右。从SES的时间表来看,锂金属电池预计2025年实现量产。如何看待下一代动力电池技术发展趋势?

胡启朝:目前固态电池有两种,一是固态锂离子电池,已经商业化。与锂离子相比,其能量密度、生产工艺没有明显提高,竞争优势不明显。二是固态锂金属电池,目前看产业化仍然是个梦。我们之前也做过固态锂金属电池,但是2015年之后改变路线,开始做混合锂金属电池。

我解释一下,混合锂金属可以也是三元电池,正极也是三元或者是四元材料。只不过目前锂离子电池大家用正极来给电池起名,我们是用负极给电池起名。我们只做负极,不做正极。

其实目前动力电池的正极材料是车企指定的,比如,有些车企要做一款高端车,正极可能用三元高镍,或者用四元高镍;如果定位为大众车型,可能会用无钴或磷酸铁锂为正极材料。

在常规锂离子电池正极里面的能量密度、生产工艺、成本的优化,完全是可以应用在锂金属电池里面的。打个比方,正极从磷酸铁锂到高镍的四元材料,负极采用传统石墨,其能量密度能从200瓦时/千克提升至280瓦时/千克,而如果将负极替换成锂金属,能量密度可以从350瓦时/千克提升至450瓦时/千克,负极锂金属电池和正极材料的能量密度提升完全是同步进行的。

长期来说,锂金属是可以完全替代锂离子电池。早期,其主要装配在SUV车型上。通用今年年初公开的悍马电动SUV,充一次电跑300英里,2025年新一代的悍马电动SUV用锂金属电池充一次电可以跑500英里(约为800公里)。

长远来看,电池的终端应该是锂金属电池。因为整个元素周期表里锂排在第三,是目前自然界最轻的金属,用锂做的电池也会是最轻和最小的,同时能量密度和续航里程也是最高的。当然其中会有纯固态、混合、液态的不同路线,但最终目标是一样,锂金属电池。

【电池网编辑后记】7月13日,电动汽车高性能可充电混合锂金属电池开发者及制造商SES(麻省固能)公司宣布,已与艾芬豪资本收购公司达成最终的合并协议,计划在纽交所上市。这是电动车产业链上又一家宣布以特殊目的收购(SPAC)为上市途径的企业。SES称,合并后的公司股权价值预计约为36亿美元,交易预计将为SES提供高达4.76亿美元的资金。SES现有投资者包括SK、通用汽车、现代汽车、起亚公司、淡马锡、天齐锂业、Vertex Ventures、应用材料和上汽集团等。SES的创始人胡启朝就是7年前在成都召开的2014年第二届中国(成都)电池新能源产业国际高峰论坛上麻省理工学院的应用物理学硕士,那届论坛上他做了《Safeand Ultra-high Energy Density Solid PolymerIonic Liquid Lithium MetalBattery》的专题报告。那年,也是北京大学其鲁教授第一次介绍并引荐胡启朝在ABEC电池“达沃斯”论坛上认识中国电池新能源行业!在通往成功的路上,有些人早早到达但未必坚持到最后,有些人相信选择、坚持相信最终也在趋势的路上看见了更大的天地和世界。胡启朝算一个!加电!更好的我们!

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