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专访 | SES麻省固能CEO胡启朝:锂金属电池是动力电池行业下一个“高地”

来源:亿欧汽车 浏览次数:349 发布日期:2021-11-08

电池,电池安全,SES,胡启朝

“忽视环境问题是背叛下一代。”这是奥巴马在告别演讲上留下的最后忠告。

2008年,奥巴马带着一系列应对气候变化的承诺走进白宫:摆脱对中东石油的依赖,大力发展清洁能源。从此,美国走上高速发展清洁能源的道路。

在美国的高校里,清洁能源也成为炙手可热的研究课题。当时正在哈佛大学攻读应用物理学博士的胡启朝将关注重点投向了电池技术的应用研究。

一心致力于将技术应用于生活的胡启朝不想让自己的研究成果束之高阁。暂别两个专注于基础研究的年轻教授之后,胡启朝终于在第三个教授的指导下开始了他关于锂金属电池的应用研究,也为之后的发展打下了坚实的基础。

2012年,美国最大的锂电池生产商A123公司宣布破产,这家从高校走出来的电池公司让美国学术圈看到了电池技术落地的可能,但其破产也为未来的发展蒙上了一层阴影。

“冲小浪是看你在一切顺利时如何表现,而冲大浪则是看你在一切不顺利时如何表现”,彼时的胡启朝站在风口浪尖,带着满腔的热血创立了Solid Energy Systems麻省固体能源公司,也就是如今的SES,开启属于他的“锂金属电池”之路。

今年7月,SES对外宣布与著名的艾芬豪资本收购公司正式合并。预计今年年底,SES将在纽约证券交易所以SPAC的方式上市。合并后的实体公司,将会成为全球少有的几家动力电池上市公司,更是全球第一家上市交易的锂金属电池供应商。

11月4日,SES举办其首届SES Battery World活动,发布了Apollo™锂金属电池,其容量为107 Ah,是目前全球单体容量最大的锂金属电池,同时,SES还宣布正在上海嘉定建设超级工厂。

据亿欧汽车了解,Apollo™电池容量高达107 Ah,重量仅0.982 Kg,能量密度为417 Wh/kg、935 Wh/L,在室温下进行10小时、3小时和1小时放电测试,Apollo™电池均展现出很高的容量和能量密度。

同时,SES的上海超级工厂计划于2023年竣工,总面积为30,000平方米。超级工厂坐落于上海嘉定国际汽车城,建成后的产能将达到1GWh,会是全球产能最大的锂金属电池工厂。

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锂金属电池是电池行业的下一个30年

在过去的150年里,电池行业之发生了5次技术革命,1870年铅酸电池,1900年镍镉电池,1930年碱性电池,1960年镍氢电池,1990年锂离子电池。胡启朝表示,2020年电池行业迎来了超越锂离子电池的新一次革命。这一次,主角是锂金属(Li-metal)电池。

与锂离子体系相比,用锂金属做负极的固态电池具有更好的性能,安全性、可回收性以及成本更低。但由于在材料和工艺方面的限制,全固态锂金属电池只是南柯一梦。

在SES创立之初,胡启朝专攻全固态锂金属电池领域。摸着石头过河,一路磕磕绊绊,最终他找到介于锂离子电池与全固态锂金属电池之间的一条可行性电池优化道路——混合锂金属电池,即60%的正极材料和锂离子电池完全一样,40%的负极采用锂金属和特殊电解液材料。

能量密度提高与生产成本降低是动力电池的优化路径,也是电池供应商的核心竞争力。相比传统的锂离子电池,SES的混合锂金属电池充电速度更快、能量密度更高,同样产能和使用同样正极材料的情况下,成本更低,材料本身更安全。

作为一家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的产品已经走出实验室,开始与部分车企进行产品验证。目前SES已经和通用、现代汽车签署联合开发协议,进行样品研发,预计2025年正式装车上路。

“混合锂金属电池替代锂离子电池并不会是一蹴而就的过程,而是逐渐替代。”动力电池未来会走向锂金属电池的道路,SES为全球车企和动力电池行业打开了一扇新世界的大门。

“数字双胞胎”是守护电池安全的全新方案

2019年4月21日,上海徐汇一辆特斯拉Model S在地下车库出现自燃;同年5月16日,上海嘉定一辆蔚来ES8在地下车库出现自燃;6月27日,蔚来宣布因电池问题召回4803辆ES8,成本达到5亿元。

电池安全成为电动车用户心里的忌惮,就像盲盒一样,谁也不想成为被抽中的“隐藏款”。

车企也不想因为电池安全花费大量的召回成本。

利用AI算法监测电池安全正在逐渐成为趋势。目前已有特斯拉、蔚来等车企在做电池的管理,但是仅在电池投入使用之后才开始监测。

在电池开发过程中更为严格的数据监测将是未来电池领域的“香饽饽”。胡启朝认为,目前电池安全监测软件开发这一块市场还处于早期阶段,未来3-5年会迎来很大的发展。

基于这样的思考,胡启朝在电池安全监测方面也大做文章,将电池安全监测软件开发作为SES另一大核心业务。胡启朝承认,相比全固态电池,锂金属电池仍然无法达到绝对的安全,但通过SES基于人工智能学习的电池安全算法预测安全隐患,可以解决这一缺陷。

SES提出的电池安全“数字双胞胎”对电池从生产线、质量管理到上车,24小时不停地进行参数监测,从而精确了解电池健康状况,在安全事故发生之前提前预测,防患于未然。

四地布局、三腿并行

2018年8月,麻省固能上海公司成立。

电池的开发分为材料开发,电芯的工业开发与电池生产三个步骤。胡启朝透露,尽管美国在材料研发上有更多的资源,但是中国在电芯开发方面有更完备的产业链支撑。电池的生产则会根据车厂的位置进行布置。

SES目前已在波士顿、上海、新加坡和首尔这四座城市设有重要部门。

其中,新加坡为控投总部;波士顿的设施主要负责与通用的合作,主攻化学、材料和算法研发,以及一家试验工厂;而位于上海的嘉定工厂则是未来生产任务的重头戏,承担的责任与任务最为复杂——既有制造工艺开发,以及电池、模组和BMS研发部门,又有大型试验工厂。

业务方面,SES将同时推动三个并行开发方向:新材料开发平台Hermes™、车用级大电芯生产工艺开发能力Apollo™和用于监控电池健康的人工智能安全软件Avatar™,希望真正能够将实现商业化量产的下一代动力电池技术带给这个行业。

以下是亿欧汽车独家采访胡启朝的对话片段:

(1)亿欧汽车:您一直从事物理学的研究,是什么契机让您开始接触电池技术的研发呢?

胡启朝:我在2008年开始攻读应用物理学博士的时候,恰逢奥巴马上任,美国开始大力推广清洁能源的建设,于是我决定投身于更具有实际应用价值的清洁能源技术研究。其中电池技术引起了我的注意。

我的学术生涯充满了坎坷,博士的第一年我跟着两位年轻教授进行太阳能电池基础研究,但过于脱离现实的课题让我陷入迷茫,我也因此被“炒”了两次“鱿鱼”。直到遇到我的第三位教授,在他的支持下我开始了更注重实际的应用研究,也为我之后的创业打下了很好的知识和技术基础。

(2)亿欧汽车:SES的业务布局是怎样的呢?

胡启朝:对于业务布局,我们关注到两个趋势:一是锂金属电池将逐渐替代锂离子电池,成为新的电池材料选择;二是AI技术会助力电池供应商对电池安全形成更为严密的监测。

基于此,我们将SES的核心业务分为锂金属材料开发,电极、电芯生产以及电池安全监测软件的开发三大部分。

再者,尽管我们的技术开发很多源于美国,但是从全球来看,中国和韩国具有更完备的电池产业链支撑,因此我们把材料开发业务放在波士顿,而电芯产品开发主要放在上海和韩国,并在波士顿和上海成立两个研发中心,分别针对美国客户与全世界其他国家的客户需求进行产品开发。

总的来说,中国和美国都将是我们未来企业发展的核心地区。

(3)亿欧汽车:您觉得未来的交通出行,例如飞行汽车,换电技术会对电池生产带来什么影响?

胡启朝:对于电池来说,汽车飞还是不飞都是一回事,但是对于电池安全数据的监测,未来飞行汽车将会带来很大的变化。而换电模式相比于充电模式,会更受电池供应商的偏爱,因为换电模式下电池充电会在更为可控的环境中进行,能更好的保障电池安全,但对于未来补能模式的发展,还要看市场的发展与选择。


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