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專訪 | SES麻省固能CEO胡啟朝:鋰金屬電池是動力電池行業下一個“高地”

來源:億歐汽車 瀏覽次數:1959 發布日期:2021-11-08

電池,電池安全,SES,胡啟朝

“忽視環境問題是背叛下一代?!边@是奧巴馬在告別演講上留下的最后忠告。

2008年,奧巴馬帶著一系列應對氣候變化的承諾走進白宮:擺脫對中東石油的依賴,大力發展清潔能源。從此,美國走上高速發展清潔能源的道路。

在美國的高校里,清潔能源也成為炙手可熱的研究課題。當時正在哈佛大學攻讀應用物理學博士的胡啟朝將關注重點投向了電池技術的應用研究。

一心致力于將技術應用于生活的胡啟朝不想讓自己的研究成果束之高閣。暫別兩個專注于基礎研究的年輕教授之后,胡啟朝終于在第三個教授的指導下開始了他關于鋰金屬電池的應用研究,也為之后的發展打下了堅實的基礎。

2012年,美國最大的鋰電池生產商A123公司宣布破產,這家從高校走出來的電池公司讓美國學術圈看到了電池技術落地的可能,但其破產也為未來的發展蒙上了一層陰影。

“沖小浪是看你在一切順利時如何表現,而沖大浪則是看你在一切不順利時如何表現”,彼時的胡啟朝站在風口浪尖,帶著滿腔的熱血創立了Solid Energy Systems麻省固體能源公司,也就是如今的SES,開啟屬于他的“鋰金屬電池”之路。

今年7月,SES對外宣布與著名的艾芬豪資本收購公司正式合并。預計今年年底,SES將在紐約證券交易所以SPAC的方式上市。合并后的實體公司,將會成為全球少有的幾家動力電池上市公司,更是全球第一家上市交易的鋰金屬電池供應商。

11月4日,SES舉辦其首屆SES Battery World活動,發布了Apollo?鋰金屬電池,其容量為107 Ah,是目前全球單體容量最大的鋰金屬電池,同時,SES還宣布正在上海嘉定建設超級工廠。

據億歐汽車了解,Apollo?電池容量高達107 Ah,重量僅0.982 Kg,能量密度為417 Wh/kg、935 Wh/L,在室溫下進行10小時、3小時和1小時放電測試,Apollo?電池均展現出很高的容量和能量密度。

同時,SES的上海超級工廠計劃于2023年竣工,總面積為30,000平方米。超級工廠坐落于上海嘉定國際汽車城,建成后的產能將達到1GWh,會是全球產能最大的鋰金屬電池工廠。

電池,電池安全,SES,胡啟朝

鋰金屬電池是電池行業的下一個30年

在過去的150年里,電池行業之發生了5次技術革命,1870年鉛酸電池,1900年鎳鎘電池,1930年堿性電池,1960年鎳氫電池,1990年鋰離子電池。胡啟朝表示,2020年電池行業迎來了超越鋰離子電池的新一次革命。這一次,主角是鋰金屬(Li-metal)電池。

與鋰離子體系相比,用鋰金屬做負極的固態電池具有更好的性能,安全性、可回收性以及成本更低。但由于在材料和工藝方面的限制,全固態鋰金屬電池只是南柯一夢。

在SES創立之初,胡啟朝專攻全固態鋰金屬電池領域。摸著石頭過河,一路磕磕絆絆,最終他找到介于鋰離子電池與全固態鋰金屬電池之間的一條可行性電池優化道路——混合鋰金屬電池,即60%的正極材料和鋰離子電池完全一樣,40%的負極采用鋰金屬和特殊電解液材料。

能量密度提高與生產成本降低是動力電池的優化路徑,也是電池供應商的核心競爭力。相比傳統的鋰離子電池,SES的混合鋰金屬電池充電速度更快、能量密度更高,同樣產能和使用同樣正極材料的情況下,成本更低,材料本身更安全。

作為一家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的產品已經走出實驗室,開始與部分車企進行產品驗證。目前SES已經和通用、現代汽車簽署聯合開發協議,進行樣品研發,預計2025年正式裝車上路。

“混合鋰金屬電池替代鋰離子電池并不會是一蹴而就的過程,而是逐漸替代?!眲恿﹄姵匚磥頃呦蜾嚱饘匐姵氐牡缆?,SES為全球車企和動力電池行業打開了一扇新世界的大門。

“數字雙胞胎”是守護電池安全的全新方案

2019年4月21日,上海徐匯一輛特斯拉Model S在地下車庫出現自燃;同年5月16日,上海嘉定一輛蔚來ES8在地下車庫出現自燃;6月27日,蔚來宣布因電池問題召回4803輛ES8,成本達到5億元。

電池安全成為電動車用戶心里的忌憚,就像盲盒一樣,誰也不想成為被抽中的“隱藏款”。

車企也不想因為電池安全花費大量的召回成本。

利用AI算法監測電池安全正在逐漸成為趨勢。目前已有特斯拉、蔚來等車企在做電池的管理,但是僅在電池投入使用之后才開始監測。

在電池開發過程中更為嚴格的數據監測將是未來電池領域的“香餑餑”。胡啟朝認為,目前電池安全監測軟件開發這一塊市場還處于早期階段,未來3-5年會迎來很大的發展。

基于這樣的思考,胡啟朝在電池安全監測方面也大做文章,將電池安全監測軟件開發作為SES另一大核心業務。胡啟朝承認,相比全固態電池,鋰金屬電池仍然無法達到絕對的安全,但通過SES基于人工智能學習的電池安全算法預測安全隱患,可以解決這一缺陷。

SES提出的電池安全“數字雙胞胎”對電池從生產線、質量管理到上車,24小時不停地進行參數監測,從而精確了解電池健康狀況,在安全事故發生之前提前預測,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。

電池的開發分為材料開發,電芯的工業開發與電池生產三個步驟。胡啟朝透露,盡管美國在材料研發上有更多的資源,但是中國在電芯開發方面有更完備的產業鏈支撐。電池的生產則會根據車廠的位置進行布置。

SES目前已在波士頓、上海、新加坡和首爾這四座城市設有重要部門。

其中,新加坡為控投總部;波士頓的設施主要負責與通用的合作,主攻化學、材料和算法研發,以及一家試驗工廠;而位于上海的嘉定工廠則是未來生產任務的重頭戲,承擔的責任與任務最為復雜——既有制造工藝開發,以及電池、模組和BMS研發部門,又有大型試驗工廠。

業務方面,SES將同時推動三個并行開發方向:新材料開發平臺Hermes?、車用級大電芯生產工藝開發能力Apollo?和用于監控電池健康的人工智能安全軟件Avatar?,希望真正能夠將實現商業化量產的下一代動力電池技術帶給這個行業。

以下是億歐汽車獨家采訪胡啟朝的對話片段:

(1)億歐汽車:您一直從事物理學的研究,是什么契機讓您開始接觸電池技術的研發呢?

胡啟朝:我在2008年開始攻讀應用物理學博士的時候,恰逢奧巴馬上任,美國開始大力推廣清潔能源的建設,于是我決定投身于更具有實際應用價值的清潔能源技術研究。其中電池技術引起了我的注意。

我的學術生涯充滿了坎坷,博士的第一年我跟著兩位年輕教授進行太陽能電池基礎研究,但過于脫離現實的課題讓我陷入迷茫,我也因此被“炒”了兩次“魷魚”。直到遇到我的第三位教授,在他的支持下我開始了更注重實際的應用研究,也為我之后的創業打下了很好的知識和技術基礎。

(2)億歐汽車:SES的業務布局是怎樣的呢?

胡啟朝:對于業務布局,我們關注到兩個趨勢:一是鋰金屬電池將逐漸替代鋰離子電池,成為新的電池材料選擇;二是AI技術會助力電池供應商對電池安全形成更為嚴密的監測。

基于此,我們將SES的核心業務分為鋰金屬材料開發,電極、電芯生產以及電池安全監測軟件的開發三大部分。

再者,盡管我們的技術開發很多源于美國,但是從全球來看,中國和韓國具有更完備的電池產業鏈支撐,因此我們把材料開發業務放在波士頓,而電芯產品開發主要放在上海和韓國,并在波士頓和上海成立兩個研發中心,分別針對美國客戶與全世界其他國家的客戶需求進行產品開發。

總的來說,中國和美國都將是我們未來企業發展的核心地區。

(3)億歐汽車:您覺得未來的交通出行,例如飛行汽車,換電技術會對電池生產帶來什么影響?

胡啟朝:對于電池來說,汽車飛還是不飛都是一回事,但是對于電池安全數據的監測,未來飛行汽車將會帶來很大的變化。而換電模式相比于充電模式,會更受電池供應商的偏愛,因為換電模式下電池充電會在更為可控的環境中進行,能更好的保障電池安全,但對于未來補能模式的發展,還要看市場的發展與選擇。


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