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液態(tài)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)化30年后，行業(yè)開始將目光投向下一代電池體系——鋰金屬電池。

2020年以來，全球車企的電動化節(jié)奏明顯提速，與之同步的，是其加快對于下一代動力電池的研究部署和應(yīng)用導(dǎo)入。

“長期來看，鋰金屬電池是終極方向，純固態(tài)鋰金屬電池實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并不現(xiàn)實，我們選擇的路徑是混合鋰金屬電池，這種方案既保持了固態(tài)鋰金屬高能量密度的優(yōu)勢，同時保持了和鋰離子電池一樣的生產(chǎn)工藝和可制造性。”

SES創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官胡啟朝近日向記者表示，其混合鋰金屬電池正在做產(chǎn)業(yè)化階段的緊張籌備，并已確定在通用、現(xiàn)代兩家車企進行A樣共同開發(fā)和產(chǎn)品導(dǎo)入，預(yù)計將在2025年實現(xiàn)裝車量產(chǎn)。


成立于2012年的SES，是全球最早瞄準(zhǔn)鋰金屬電池的科技企業(yè)之一，過去幾年，SES已經(jīng)解決了混合鋰金屬電池的核心技術(shù)瓶頸，并開始著手為商業(yè)化做準(zhǔn)備。

7月中旬，SES宣布與艾芬豪資本收購公司達成最終的合并協(xié)議，計劃在紐交所上市，合并后其股權(quán)價值將達36億美元。

記者獲悉，此次交易預(yù)計將為SES提供4.76億美元的資金，加上前一輪融資，SES的現(xiàn)金流將超過6億美元，這為其混合鋰金屬電池的加速商業(yè)化補充了“彈藥糧草”。

與資本布局同步，胡啟朝開始在全球范圍內(nèi)部署產(chǎn)業(yè)化基地，中國成為他毫不猶豫的選擇。7月29日，上海市外資項目集中簽約，其中之一就是落地嘉定的麻省固能（上海）新能源科技有限公司（SES）項目。

“全球鋰電產(chǎn)業(yè)目前主要由亞洲（中韓日）主導(dǎo)，而中國的優(yōu)勢越來越明顯，無論在人才，研發(fā)，產(chǎn)業(yè)化，制造能力、供應(yīng)鏈配套，還是在政策支持等方面，都領(lǐng)跑全球，這也是SES從2018年在產(chǎn)業(yè)化部署時選擇中國的主要原因。”

胡啟朝介紹，SES將擴大現(xiàn)有在上海嘉定工廠的混合鋰金屬電池的中試線，實現(xiàn)A樣開發(fā)和生產(chǎn)，按照規(guī)劃，上海嘉定工廠將成為SES全球布局的核心一環(huán)，將承載其基礎(chǔ)研發(fā)、產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)工藝，乃至整個產(chǎn)業(yè)鏈的打造。在此基礎(chǔ)上，SES將陸續(xù)在國內(nèi)部署更大規(guī)模體量的電池產(chǎn)能。

籍以此，SES的混合鋰金屬電池產(chǎn)業(yè)化大幕正在徐徐拉開。

SES路徑選擇

要想將動力電池能量密度提升一個量級，鋰金屬電池就是必然選擇。

將鋰金屬作為負(fù)極，其容量為3860 mAh/g，約為石墨的10倍，與現(xiàn)有正極體系搭配，電池能量密度可以輕松達到400wh/kg以上。

在通往鋰金屬電池的路上，目前主要采用兩種路徑。一種是從液態(tài)鋰離子電池到固態(tài)鋰離子電池（采用固態(tài)電解質(zhì)），再進一步到固態(tài)鋰金屬電池，另一種則是從液態(tài)鋰離子電池到混合液態(tài)鋰金屬電池，再進一步到固態(tài)鋰金屬電池。

SES所選擇的是后者。

在胡啟朝看來，從行業(yè)實際量產(chǎn)的固態(tài)鋰離子電池來觀察，能量密度優(yōu)勢比當(dāng)下的液態(tài)鋰離子電池并無顯著提升，同時，固態(tài)電解質(zhì)的產(chǎn)業(yè)化存在不小的難度。

而SES所選擇的混合鋰金屬電池，通過混合氧化物固態(tài)電解質(zhì)加高濃度電解液，是目前進展最快的鋰金屬電池技術(shù)解決方案，這種方案既能實現(xiàn)能量密度的大幅提升。同時，還能夠較大程度沿用現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池的工藝和設(shè)備，具有較好的可制造性，以此實現(xiàn)成本可控。


記者獲悉，通過多年的探索，SES已經(jīng)掌握了一套混合鋰金屬電池產(chǎn)業(yè)化的核心材料技術(shù)，并摸索出了完整的生產(chǎn)工藝和制造流程，這包括：

寬幅鋰金屬負(fù)極：通過自有知識產(chǎn)權(quán)工藝制造的超薄金屬負(fù)極

復(fù)合負(fù)極涂層：通過機械屏障提高安全性

基于聚合物的隔膜：高度可制造的先進隔膜

高濃度液體電解質(zhì)配方：低揮發(fā)性和自熄性

高能量密度正極：高度可制造的先進正極技術(shù)

基于上述技術(shù)，SES的混合鋰金屬電池產(chǎn)品性能表現(xiàn)領(lǐng)先同行，其能量密度超過400Wh/kg和1000Wh/L，循環(huán)壽命超過500次，可實現(xiàn)15分鐘80%的充電速度，同時還通過了針刺、耐熱、過充、外短路等安全測試。

來自艾芬豪的盡調(diào)數(shù)據(jù)顯示，對比全球另外兩家鋰金屬電池企業(yè)QuantumScape和SolidPower，SES的產(chǎn)品在不同環(huán)境下的性能表現(xiàn)明顯占優(yōu)，且是唯一一家通過第三方驗證的企業(yè)。


尤其值得關(guān)注的是安全，為了極大程度保證混合鋰金屬電池的安全，SES除了通過材料的創(chuàng)新來改善電池安全，還通過電池管理系統(tǒng)的軟件監(jiān)測和AI算法來更大程度的保障電池安全。

產(chǎn)業(yè)化時間表

性能指標(biāo)的大幅提升，再加上可行的產(chǎn)業(yè)化路徑，這讓車企對于SES的混合鋰金屬電池商業(yè)化裝車充滿興趣。


記者獲悉，過去幾年，SES不僅吸引了包括通用、現(xiàn)代、吉利、上汽等國內(nèi)外車企的戰(zhàn)略投資，還讓其成為全球唯一一家和車企簽訂A樣品合作開發(fā)協(xié)議的鋰金屬電池企業(yè)。

今年3月，SES與通用簽訂全球首個車用鋰金屬電池A樣品的合作，隨后5月，又與現(xiàn)代簽署了全球第二個A樣品合作協(xié)議。胡啟朝介紹，接下來半年內(nèi)，SES還將會與更多家國內(nèi)外車企簽訂A樣品框架開發(fā)協(xié)議。

事實上，國際主流車企的基本共識是，要在2025開始逐漸引進400Wh/kg以上的鋰金屬電池。

一般而言，新的電池體系從開發(fā)成功到量產(chǎn)需要5年左右，前3年為A樣品開發(fā)生產(chǎn)，然后是2年B樣品和C樣品開發(fā)生產(chǎn)，新的電池若要在2025年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，就需要從2020年前后開發(fā)出A樣品。

而這也是SES從去年以來明顯加大產(chǎn)業(yè)化布局的背后邏輯所在。

按照胡啟朝的規(guī)劃，配合國際車企在鋰金屬電池商業(yè)化裝車的節(jié)奏，SES將和車企合作伙伴做聯(lián)合開發(fā)協(xié)議的同時，逐步啟動大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的布局。

此次融資的資金就將用于位于美國波士頓和中國上海嘉定的1GWh A樣品電池產(chǎn)線，同時，將在2023年左右啟動B樣品和C樣品10GWh的產(chǎn)線建設(shè)，該產(chǎn)線預(yù)計將與2025年實現(xiàn)量產(chǎn)，屆時將實現(xiàn)其產(chǎn)品商業(yè)化裝車。

同時，SES在2026年預(yù)計將規(guī)劃第二階段的30GWh級別工廠，到2028年，預(yù)計總產(chǎn)能將達到100GWh，可滿足全球100萬輛新能源汽車的電池配套。

SES全球產(chǎn)業(yè)鏈布局

事實上，要想真正將混合鋰金屬電池規(guī)?；b車，目前依然還面臨不小的挑戰(zhàn)。

“細(xì)節(jié)是最大的挑戰(zhàn)。”

胡啟朝認(rèn)為，鋰金屬電池產(chǎn)業(yè)化最困難的不是新技術(shù)研發(fā)，而是供應(yīng)鏈、生產(chǎn)工藝、質(zhì)量管控以及和整車廠合作過程中的各種具體細(xì)節(jié)，這是SES接下來面對的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。”

而讓胡啟朝具備戰(zhàn)勝這種挑戰(zhàn)的底氣，來自于他的團隊。

作為創(chuàng)始人兼CEO，胡啟朝于2012年在哈佛大學(xué)攻讀應(yīng)用物理學(xué)博士時創(chuàng)立的SES，2019年，他入選《麻省理工科技評論》“35歲以下科技創(chuàng)新”榜單。

成立多年來，SES匯集了一大批來自全球的技術(shù)研發(fā)團隊，其中既有車企電動化項目開發(fā)及管理負(fù)責(zé)人，也有國際頭部電池企業(yè)材料、工藝等研發(fā)技術(shù)負(fù)責(zé)人。

多元化的團隊組合給予了SES國際化的視野和專業(yè)化的經(jīng)驗，基于此，胡啟朝部署了全球多區(qū)域的本地化布局。

目前，SES將總部設(shè)在新加坡，主要負(fù)責(zé)法務(wù)及金融，在美國波士頓則主要負(fù)責(zé)化學(xué)、材料、算法研發(fā)以及實驗工廠，中國上海則依托國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢，負(fù)責(zé)產(chǎn)品開發(fā)，制造工藝開發(fā)和電池、模組、BMS的研發(fā)，在韓國則主要負(fù)責(zé)供應(yīng)鏈體系和客戶關(guān)系。

這其中，中國是SES產(chǎn)業(yè)化版圖的重要一環(huán)，胡啟朝的明顯感受是，中國在鋰電池規(guī)?；爱a(chǎn)業(yè)化上的競爭優(yōu)勢已經(jīng)遠(yuǎn)超美國及日韓。因此，SES選擇將中國作為規(guī)?；圃旌彤a(chǎn)業(yè)鏈布局的首選。

對于SES混合鋰金屬電池的產(chǎn)業(yè)化，材料環(huán)節(jié)主要包括兩方面，一是高濃度鋰鹽電解質(zhì)，二是超薄超寬鋰金屬。

胡啟朝介紹，目前上述兩大核心材料都是SES在主導(dǎo)開發(fā)，而接下來，也將在國內(nèi)尋找外部合作伙伴和供應(yīng)商，以此推動大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化需求。

電池技術(shù)的革命并非只是單純的技術(shù)層面的演變，還將會對于現(xiàn)有的產(chǎn)業(yè)格局和行業(yè)形態(tài)發(fā)生顛覆。對于SES這樣的新興科技企業(yè)而言，要依托自身的技術(shù)儲備，并找到戰(zhàn)略合作伙伴，踩準(zhǔn)市場化節(jié)拍，才能推動新技術(shù)和產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化落地。

面對全球日趨激烈的動力電池市場角力，胡啟朝的判斷是，鋰金屬電池替代鋰離子電池不是一個迅速的過程，而是逐漸替代的一個過程。

“中國和韓國等亞洲的傳統(tǒng)鋰離子廠商目前重點專注于鋰離子技術(shù)，在鋰金屬電池方面的投入有限；而美國一些鋰金屬電池技術(shù)公司擁有較強的研發(fā)實力，但是不具備產(chǎn)業(yè)化能力，這就給SES這類具有兩者優(yōu)勢的公司提供了更大的空間和機遇。” 

原標(biāo)題：SES“探路”鋰金屬電池商業(yè)化