对话SES创始人胡启朝:电池最终端是锂金属电池,预计其2025年产业化

21车访间宋豆豆 2021-07-29 08:46

产业化目前最大的问题是超薄、超宽锂金属材料的生产。

一波未平,一波又起。近日动力电池深陷舆论旋涡,前有因电动车安全问题发生召回车企与电池供应商相互“扯皮”;再有宁德时代起诉中航锂电专利侵权,但中航锂电并未买账;后有广汽埃安实地演示超级快充,在电池中段(30%-80%)电量区间,实际充电最大功率可达481kW,4分钟充电量达35.1kWh,回应年初“忽悠”质疑……

智能化电动化趋势下,动力电池成为支撑或者制约车企大规模电动化转型极为关键的一环。汽车巨头们担心被电池制造商扼住咽喉,或自建电池工厂,或入股电池企业;头部供应商今年以来纷纷扩产,围绕动力电池展开的竞争愈发激烈。目前全球车企和电池供应商致力于研发下一代的电池技术,希望降本的同时提高续航里程和安全性能,这也对电池企业提出了更高的要求。

“目前把电池行业内所有公司放到一起,可以从两个方面来看,一是可制造性,包括传统电池公司和新兴电池企业,前者更注重产能,尤其是锂离子电池,但能量密度有限;后者做固态锂金属电池,更注重能量密度。二是电池成本控制,目前市场上锂离子电池成本呈现5%—7%的小幅度增长,锂金属电池在2025年才能实现产业化,因此优化成本成为电池企业提高竞争力的途径之一。”近日SES 创始人兼首席执行官胡启朝对21世纪经济报道记者表示。

在他看来,目前车企和新的电池技术公司合作,开发下一代更高能力的电池,最重要的目的是降低成本,提高能量密度和电池安全。“一个更安全、续航里程更高的电池,等于一个更便宜的电池。”

成立于2012年的SES,前身为Solid Energy Systems,是一家综合性锂金属电池制造商。今年7月中旬,SES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,将成为全球第一家上市交易的混合锂金属电池供应商。作为以特殊目的收购(SPAC)为上市途径的SES,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 Inc.、通用汽车、现代汽车、起亚公司、淡马锡、天齐锂业、Vertex Ventures、Applied Materials和上汽集团等。

胡启朝告诉记者,接下来半年时间内,SES将会与五六家车企签订框架开发协议。到2025年,SES计划实现超20Gwh电池产能。到2028年,SES在全球电动汽车电池市场的市占率达5%。

以下为访谈实录(有删节):

混合锂金属电池预计2025年产业化

《21世纪经济报道》(以下简称《21世纪》):纵观锂电的发展,除了固态电池以外还有三元电池、刀片电池,乃至四元电池,这些电池的发展速度都很快。从SES的时间表来看,预计2025年装车,如何保持竞争力?

胡启朝:首先固态有两种,一是固态锂离子电池,已商业化但优势并不明显,能量密度、生产工艺和锂离子电池相比没有明显提高;二是固态锂金属电池,现在很多车企、大的电池公司发现固态锂金属电池可能是一个比较远的梦。

SES之前做过固态电池,但2015年之后改变了路线,我们做混合锂金属电池。混合锂金属电池比如三元、四元和刀片电池,三元、四元指的是电池的正极,锂金属是电池的负极。SES不做正极,核心在负极材料。负极的产品开发或者进步,和正极的进步、电芯设计工艺的进步是完全可以同步进行的。

《21世纪》:SES做混合锂金属电池,在产业链上游比如电解液或者和锂金属相关的材料,是打算自己研发?还是和产业链相关的企业合作?

胡启朝:电解液从材料、溶剂的制造、盐的提纯和整个配方完全是内部开发出来的,是比较高的机密,这一块我们准备自己做,当然也有一些环节和其他企业合作。锂金属方面,天齐锂业是我们的股东,此外还有两家也在合作,目前不方便透露。我们计划和国内一到两家超薄、超宽锂金属材料的供应商合作。

《21世纪》:锂金属电池和锂离子电池差异化比较大,产品将来装车时,应用场景或者车型上会存在差异吗?

胡启朝:长期来说锂金属可以完全替代锂离子电池,但是在早期车企要突出锂金属电池的卖点、亮点,所以早期主要是放进比较大的SUV里。比如通用今年年初公开的HUMMER EV,充一次电跑300英里,2025年新一代的HUMMER EV采用锂金属电池充一次电可以跑500英里。

《21世纪》:之前SES进行小量试产时,能量密度是450瓦时/千克,但目前降到了400瓦时/千克,为何出现这种调整?

胡启朝:早期450瓦时/千克主要是用于行业和农业的无人机电池。无人机的安全和续航里程、成本各方面要求不太一样,所以在无人机领域可以把能量密度提升到很高。但是车上的电池除了能量密度以外,还有更多的考量,像安全、续航里程、快充等等,综合考虑之后把能量密度相对降到了400瓦时/千克,其他方面可以达到要求。

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《21世纪》:SES在中国市场的拓展情况和中长期规划是怎样的?

胡启朝:2019年SES在上海嘉定建立工厂,预计在今年年底锂金属电池的产能扩大到1Gwh,主要生产A样品。2023年之后开始做B和C样品,不一定在上海,可能会在周边比如浙江或者江苏一带。上海嘉定工厂是整个公司的核心,从早期研发到材料研发、产品开发、生产工艺开发,延伸到产业链。

一般电池厂供应给车企,整个流程先是A样品,A样品一般是1Gwh,之后做B和C样品。B和C样品一般是十倍,也就是10Gwh。SES目前是1Gwh,2023年开始建设10Gwh的产能做B和C样品。2025年上车,2026年、2027年会建30Gwh、70Gwh以及更大的产能。

《21世纪》:为什么会选择SPAC形式上市?

胡启朝:艾芬豪是全球比较大的镍的生产商,在非洲有非常大的镍矿和铜矿。选择艾芬豪既通过艾芬豪上市,同时考虑到公司的长远发展,希望与其在镍的材料方面有比较好的战略合作。 

《21世纪》:SES目前和车企合作的推进情况如何?

胡启朝:目前因为商业谈判的原因不太方便公开。这一次我们做SPAC,国内有两个车企上汽和吉利参与,上汽和吉利已是我们的财务股东。接下来半年时间内,SES将会与五六家车企签订A样品的框架开发协议。 到2025年,SES计划实现超20Gwh电池产能。到2028年,SES在全球电动汽车电池市场的市占率达5%。

《21世纪》:关于锂金属电池推进量产化方面,应如何提高客户以及市场的认知?存在哪些挑战?

胡启朝:这个过程比较长。SES和通用汽车从2015年开始有6年的合作,之后才开始进入A样品的开发协议。目前不管是从车企客户的角度,还是从技术储备的角度,都是在一个风口。

在电池行业难的不是新的技术和概念,难的是细节,即生产、供应链、质量以及和车企的合作,从电芯材料到电池组、电池包等等。同时混合锂金属和锂离子最大的不同是负极,目前全球没有厂家是批量生产非常薄、非常宽的锂金属的,整个产业化目前最大的问题是超薄、超宽锂金属材料的生产。

电池+人工智能安全控制系统

《21世纪》:新能源汽车行业的芯片荒还未缓解,电池荒又来了。锂金属是电池的一个关键性材料,未来是否有锂金属荒?

胡启朝:目前全球四大锂矿在国内有两个:赣峰和天齐,锂并不是很大问题。在整个电池中,正极里面比如镍、锰、钴是比较缺的一些材料,特别是镍,电池能量密度越高镍的成分越高,镍荒可能会是一个问题。

《21世纪》:随着电动车保有量的增加,起火事件不时发生。近两年国内多家企业推出了不起火电池,比如弹匣电池等。如何看待不起火电池?

胡启朝:一方面是高能量密度但不安全,一方面是低能量密度但是安全。假设只通过材料方式的话,两者很难优化。但是加入软件就不同了,加入软件后可以用高能量密度但可能存在一定安全隐患的电池,软件可以来控制安全。

未来搭载锂金属电池的电动汽车可能每几个月、每半年软件会告诉用户,通过一些比较特殊的充电、放电的方式来修补电池。通过软件虽然不能避免电池的起火,但可以在起火之前预警,可以提前几个月、提前很长时间预警。

《21世纪》:有什么措施能保证电池相对安全?    

胡启朝:任何电池能量密度越高就越不安全,没有真正400瓦时/千克以上高能量密度的电池是百分之百安全。即使是纯固态电池,仍然有安全隐患。

如何解决?一方面电池材料方面使用安全的材料,比如混合锂金属电池里的电解液是高浓度电解液;此外加入软件系统,在整个汽车电池管理系统里面应用一些算法。锂离子电池已有一些安全控制的算法,我们将同样的方式用在锂金属电池,在不同的环境、充电、放电、温度等环境下积累很多数据。

电池本身不可能做到百分之百安全,但是电池加上人工智能的安全控制系统之后,车可以做到非常安全。

《21世纪》:你提到未来混合锂金属电池会替代目前的主流三元锂离子,下一代电动汽车装配的主流电池是什么形态?未来终极的电池形态是什么?

胡启朝:目前锂离子是三元电池,混合锂金属的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起名,SES用负极给电池起名。从2025年开始,一些新的锂金属电池不会很快完全替代锂离子,但会逐渐占一些市场份额。

长远来看,电池的最终端应该是锂金属电池,因为整个元素周期表里锂是第三,锂是目前自然界最轻的金属,用锂做的电池会是最轻和最小的电池,锂金属电池的能量密度是最高的,续航里程是最高的。当然过程中会有不同的锂金属,比如纯固态、混合、液态的不同路线,但最终端应该是锂金属电池。

(作者:宋豆豆 编辑:张若思)

宋豆豆

汽车版记者

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