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谁都想来恰“动力电池”这碗饭

汽车公社 2022-02-15 17:11

动力电池市场,从来就应该是能者居上。

“固态电池永远无法达到混合锂金属电池水平的性能。”

当整个业界都在看好固态电池未来的时候,MIT华人高材生、麻省固能SES创始人胡启朝,笃定地给出了另外一种答案——混合锂金属电池。看着这既熟悉又陌生的专业名词,正当人们带着怀疑的眼光审视它时,SES敲钟上市了。

 

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2月4日,壬寅年立春,这家成立于2012年,头戴“麻省理工学院派”光环的电池企业,正式在纽交所上市。尽管SES采取的还是借壳方式,但依旧值得肯定;尤其是在有了资本市场的助力之下,SES接下来的进阶之路将会变得更加清晰。

平心而论,与宁德时代这种行业龙头相比,成立近十年的SES,也算不上什么后来者。但不得不承认的一点是,较“市场派”而言,“学院派”的出发点与落脚点,学术气息更浓,却不够“接地气”。

要知道,目前市场上主流的动力电池,磷酸铁锂也好,三元锂也罢,其负极材料大都是以天然、人工石墨为主,归类也是属于锂离子电池的范畴。至于SES所推崇的锂金属做负极,类似技术却只是在“一次电池”上有所看到。

 

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夸张点说,现在SES在做的事情,甚至有可能颠覆掉现有的动力电池市场格局,单以锂金属做负极一事,便已经是与现有的负极材料公司形成对立。而更进一步的,假若SES真的能够推出可量产上车的Apollo混合锂金属电池,那么只要成本合适,买家肯定少不了。

只不过现在的问题是,名不见经传却又突然横空出世的SES,真的能够以一己之力,对抗整个行业主流吗?

麻省固能,SES是谁?

SES,前身为 SolidEnergy Systems,中文名称麻省固能,曾是一家背靠麻省理工学院的混合锂金属电池开发及制造商。SES成立于2012年,其创始人胡启朝,先后就读于麻省理工学院和哈佛大学,而SES就是他博士期间参与商赛的项目。

 

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 SES波士顿研发中心

 

乍一看,仿佛就像是天之骄子决战硅谷的戏码。而SES创始人胡启朝曾经透露道,之所以会创办这样一家电池企业,与当时的能源技术创业浪潮有关,再加上自己博士期间做的也是电池,毕业后自然而然地选择了创业。

只不过,创业之路哪有那么好走,就连宁德时代这样的行业龙头,也是因为有了ATL的底子,并经历长时间的摸爬滚打,以及赶上了政策的东风,才得以走到现在的一步。而“学院派”的SES,在美国获得的推动,又有多大呢?

或许拿2011年创立的宁德时代与2012年创立的SES相比,并不是很恰当。因为从创业初期,SES聚焦的并非充满蓬勃生机的锂离子电池,也不是现在的混合锂金属电池,而是到现在依旧存在争议的全固态锂金属电池

 

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几字之差,使得SES走了不少的弯路,胡启朝也对那段时间回忆道:“的确,我们在早期曾经做过固态电池,名字也是SolidEnergy。但后来,我们发现固态锂金属电池的性能太差,有数据可以证明,而后我们选择了混合固态锂金属的技术路线。”

事实上,仿佛正是因为这次技术方向的调整,SES才迎来了新的发展。各大投资者怀揣“热钱”相继到来,既包括吉利、通用、本田、天齐锂业等产业资本,也有淡马锡、祥峰投资等金融资本的推动。

而SES主推的Apollo电池,更是号称世界上最大的锂金属电池,容量107Ah ,重量0.982 kg,能量密度更是高达 417 Wh/kg 。要知道,现在市场中主流的动力电池,磷酸铁锂的能量密度在150Wh/kg左右;三元锂电池的能量密度要高些,却也只不过在200Wh/kg上下。

 

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当然,从实事求是的角度出发,也难怪会有网友质疑,SES属于PPT造电池。毕竟,这款能量密度高到有些吓人的混合锂金属电池,并没有达到量产上车的程度。

而且值得注意的是,如果混合锂金属电池真的如此“天下无敌”,甚至远超人们理想中全固态电池的性能,那么为什么行业内的玩家,却大都名声不显呢?

长短板,黑白面

其实,从混合锂金属电池的名称上面,也不难看出SES想要强调的两点:其一,固液混合电解液;其二,锂金属负极。而在去年SES的首届“Battery World”大会上,创始人胡启朝这样说道:固态、液态不重要,重要的是锂金属。

 

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就像上文所提到的,锂金属电池的相关技术大多被应用于“一次电池”之上,比如干电池、纽扣电池等。然而,不容忽略的是,如果技术过关,用锂金属做动力电池的负极,是要远比石墨、硅等材料好得多,尤其是在能量密度方面,可以实现大幅度地提升。

但事无绝对,物有双面。锂金属作为电池负极的时候,常常伴随着不确定因素的产生。例如,当锂金属负极在充放电时,就会形成一层天然固态电解质界面膜(SEI膜),可以防止沉积过程中形成的锂金属被电解液腐蚀。

随着负极沉积的锂金属越来越多,同时伴随着锂金属表面不均匀形貌的形成(锂枝晶生长),SEI膜最终会被撑破。当这种情况发生,一部分锂金属就会被暴露在充满电解液的世界,更甚者造成电池的正负极短路,进而引发起火、爆炸等安全事故的发生。

 

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不安全因素过多,是锂金属电池汽车商业化的首只拦路虎,而这也很可能是SES需要更长时间与车企联合测试的重要原因所在。当然,除此之外,关于锂金属电池技术路线成熟,也还面临着其它的难题。

比如,专用于锂金属电池的固态或液态电解液,负极的制造工艺,特定隔膜材料的应用等。

毕竟横观整个电池行业,就负极材料的研发而言,目前能够批量生产超薄、超宽的锂金属材料的企业,少之又少。而这对于锂金属电池的负极,锂金属薄膜的嵌入、覆盖来说,无疑造成了不小的困扰。

再加上,整个电池制造过程中,质量控制、生产工艺管理等细节方面的也需要进一步的完善,毕竟与已经形成体系化制造的锂离子电池相比,高性能锂金属电池的制造,还有很长的路要走。

 

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不过,也并非只有坏消息。据SES创始人胡启朝透露,从生产角度来看,其公司的混合锂金属电池与锂离子电池的制造过程有超过60%的重合度,SES所使用的的电池制造装备,也是由一家锂离子电池制备公司所提供。

换言之,涉及到未来的产能改造升级,原有的制备设施并不会全部推倒重来,只不过依旧难以确定的是,关于那一天的到来,还属于“薛定谔的猫”。

剩下的,留给时间

回顾电池行业的历史,从19世纪50年代开始出现的铅酸电池,后经一系列技术路线改革发展,镍铬电池、镍氢电池、锂离子电池等各种电池,相继涌现。现如今,它们各司其职,或配置在手机、电脑之上,或为新能源汽车提供动力源,亦或是遨游外太空,供给空间站、飞船、卫星……

 

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但随着时代的发展,新的需求正逐渐显现,应用场景的更新,对电池的性能提出了更多、更高的要求。以汽车行业为例,不难看到的是,磷酸铁锂电池与三元锂电池正打得不可开交;仔细寻找的话也能发现,其实固态、半固态电池也早已是暗流涌动。

事实上,相比于技术路线的“唇枪舌剑”而言,行业内各大企业之间的“摩擦”,显然会更加刺激一些。比如去年的抢矿大战、专利诉讼,以及将会延续很长时间的产能竞赛等。当然,最不能忽略的还有——与车企之间的紧密联系。

实践出真知,市场才是最终的试金石。而各大车企正是决定动力电池企业们,能否真正敲开市场大门的第一步。实际上,宁德时代之所以足够强大,很大一部分便是来自于早期与车企建立的紧密联系,进而占据了国内超过半数的市场份额。

 

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所以,类似SES这样的后进者,又该如何在现阶段的市场泥潭中,趟出一条属于自己的路?

去年3月,SES与通用签订全球首个车用锂金属电池A样品的合作;5月,与现代签署了全球第二个A样品合作协议;今年初,SES又拿下了本田的A样品联合开发协议。按照SES的官方说法,之后还将进行B、C样品测试,直到2025年,便可以实现量产上车。

此外,据了解,SES正在上海建设世界上最大的锂金属工厂——上海 Giga,计划于 2023 年完工,年产能可达1GWh。毫无疑问,SES所谓的在建产能与普通的锂离子电池工厂相比,远不可及。

但是话又说回来,如果没有这些带着“颠覆心”而来的后进者,未来的电池行业和一潭死水又有什么区别?不妨静坐拭目以待,剩下的,留给时间。

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责任编辑: 4161HSS

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