发表时间：2021-08-07 次数：572 作者：赵冲 高工锂电
液态锂离子电池产业化30年后，行业开始将目光投向下一代电池体系——锂金属电池。
2020年以来，全球车企的电动化节奏明显提速，与之同步的，是其加快对于下一代动力电池的研究部署和应用导入。
“长期来看，锂金属电池是终极方向，纯固态锂金属电池实现产业化并不现实，我们选择的路径是混合锂金属电池，这种方案既保持了固态锂金属高能量密度的优势，同时保持了和锂离子电池一样的生产工艺和可制造性。”
SES创始人兼首席执行官胡启朝近日向高工锂电表示，其混合锂金属电池正在做产业化阶段的紧张筹备，并已确定在通用、现代两家车企进行A样共同开发和产品导入，预计将在2025年实现装车量产。
成立于2012年的SES，是全球最早瞄准锂金属电池的科技企业之一，过去几年，SES已经解决了混合锂金属电池的核心技术瓶颈，并开始着手为商业化做准备。
7月中旬，SES宣布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，合并后其股权价值将达36亿美元。
高工锂电获悉，此次交易预计将为SES提供4.76亿美元的资金，加上前一轮融资，SES的现金流将超过6亿美元，这为其混合锂金属电池的加速商业化补充了“弹药粮草”。
与资本布局同步，胡启朝开始在全球范围内部署产业化基地，中国成为他毫不犹豫的选择。7月29日，上海市外资项目集中签约，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）项目。
“全球锂电产业目前主要由亚洲（中韩日）主导，而中国的优势越来越明显，无论在人才，研发，产业化，制造能力、供应链配套，还是在政策支持等方面，都领跑全球，这也是SES从2018年在产业化部署时选择中国的主要原因。”
胡启朝介绍，SES将扩大现有在上海嘉定工厂的混合锂金属电池的中试线，实现A样开发和生产，按照规划，上海嘉定工厂将成为SES全球布局的核心一环，将承载其基础研发、产品开发到生产工艺，乃至整个产业链的打造。在此基础上，SES将陆续在国内部署更大规模体量的电池产能。
籍以此，SES的混合锂金属电池产业化大幕正在徐徐拉开。
SES路径选择
要想将动力电池能量密度提升一个量级，锂金属电池就是必然选择。
将锂金属作为负极，其容量为3860 mAh/g，约为石墨的10倍，与现有正极体系搭配，电池能量密度可以轻松达到400wh/kg以上。
在通往锂金属电池的路上，目前主要采用两种路径。一种是从液态锂离子电池到固态锂离子电池（采用固态电解质），再进一步到固态锂金属电池，另一种则是从液态锂离子电池到混合液态锂金属电池，再进一步到固态锂金属电池。
SES所选择的是后者。
在胡启朝看来，从行业实际量产的固态锂离子电池来观察，能量密度优势比当下的液态锂离子电池并无显著提升，同时，固态电解质的产业化存在不小的难度。
而SES所选择的混合锂金属电池，通过混合氧化物固态电解质加高浓度电解液，是目前进展最快的锂金属电池技术解决方案，这种方案既能实现能量密度的大幅提升。同时，还能够较大程度沿用现有液态锂离子电池的工艺和设备，具有较好的可制造性，以此实现成本可控。
高工锂电获悉，通过多年的探索，SES已经掌握了一套混合锂金属电池产业化的核心材料技术，并摸索出了完整的生产工艺和制造流程，这包括：
宽幅锂金属负极：通过自有知识产权工艺制造的超薄金属负极
复合负极涂层：通过机械屏障提高安全性
基于聚合物的隔膜：高度可制造的先进隔膜
高浓度液体电解质配方：低挥发性和自熄性
高能量密度正极：高度可制造的先进正极技术
基于上述技术，SES的混合锂金属电池产品性能表现领先同行，其能量密度超过400Wh/kg和1000Wh/L，循环寿命超过500次，可实现15分钟80%的充电速度，同时还通过了针刺、耐热、过充、外短路等安全测试。
来自艾芬豪的尽调数据显示，对比全球另外两家锂金属电池企业QuantumScape和SolidPower，SES的产品在不同环境下的性能表现明显占优，且是唯一一家通过第三方验证的企业。
尤其值得关注的是安全，为了极大程度保证混合锂金属电池的安全，SES除了通过材料的创新来改善电池安全，还通过电池管理系统的软件监测和AI算法来更大程度的保障电池安全。
产业化时间表
性能指标的大幅提升，再加上可行的产业化路径，这让车企对于SES的混合锂金属电池商业化装车充满兴趣。
高工锂电获悉，过去几年，SES不仅吸引了包括通用、现代、吉利、上汽等国内外车企的战略投资，还让其成为全球唯一一家和车企签订A样品合作开发协议的锂金属电池企业。
今年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，随后5月，又与现代签署了全球第二个A样品合作协议。胡启朝介绍，接下来半年内，SES还将会与更多家国内外车企签订A样品框架开发协议。
事实上，国际主流车企的基本共识是，要在2025开始逐渐引进400Wh/kg以上的锂金属电池。
一般而言，新的电池体系从开发成功到量产需要5年左右，前3年为A样品开发生产，然后是2年B样品和C样品开发生产，新的电池若要在2025年实现产业化，就需要从2020年前后开发出A样品。
而这也是SES从去年以来明显加大产业化布局的背后逻辑所在。
按照胡启朝的规划，配合国际车企在锂金属电池商业化装车的节奏，SES将和车企合作伙伴做联合开发协议的同时，逐步启动大规模产业化的布局。
此次融资的资金就将用于位于美国波士顿和中国上海嘉定的1GWh A样品电池产线，同时，将在2023年左右启动B样品和C样品10GWh的产线建设，该产线预计将与2025年实现量产，届时将实现其产品商业化装车。
同时，SES在2026年预计将规划第二阶段的30GWh级别工厂，到2028年，预计总产能将达到100GWh，可满足全球100万辆新能源汽车的电池配套。
SES全球产业链布局
事实上，要想真正将混合锂金属电池规模化装车，目前依然还面临不小的挑战。
“细节是最大的挑战。”
胡启朝认为，锂金属电池产业化最困难的不是新技术研发，而是供应链、生产工艺、质量管控以及和整车厂合作过程中的各种具体细节，这是SES接下来面对的关键挑战。”
而让胡启朝具备战胜这种挑战的底气，来自于他的团队。
作为创始人兼CEO，胡启朝于2012年在哈佛大学攻读应用物理学博士时创立的SES，2019年，他入选《麻省理工科技评论》“35岁以下科技创新”榜单。
成立多年来，SES汇集了一大批来自全球的技术研发团队，其中既有车企电动化项目开发及管理负责人，也有国际头部电池企业材料、工艺等研发技术负责人。
多元化的团队组合给予了SES国际化的视野和专业化的经验，基于此，胡启朝部署了全球多区域的本地化布局。
目前，SES将总部设在新加坡，主要负责法务及金融，在美国波士顿则主要负责化学、材料、算法研发以及实验工厂，中国上海则依托国内的产业化优势，负责产品开发，制造工艺开发和电池、模组、BMS的研发，在韩国则主要负责供应链体系和客户关系。
这其中，中国是SES产业化版图的重要一环，胡启朝的明显感受是，中国在锂电池规模化及产业化上的竞争优势已经远超美国及日韩。因此，SES选择将中国作为规模化制造和产业链布局的首选。
对于SES混合锂金属电池的产业化，材料环节主要包括两方面，一是高浓度锂盐电解质，二是超薄超宽锂金属。
胡启朝介绍，目前上述两大核心材料都是SES在主导开发，而接下来，也将在国内寻找外部合作伙伴和供应商，以此推动大规模的产业化需求。
电池技术的革命并非只是单纯的技术层面的演变，还将会对于现有的产业格局和行业形态发生颠覆。对于SES这样的新兴科技企业而言，要依托自身的技术储备，并找到战略合作伙伴，踩准市场化节拍，才能推动新技术和产品的产业化落地。
面对全球日趋激烈的动力电池市场角力，胡启朝的判断是，锂金属电池替代锂离子电池不是一个迅速的过程，而是逐渐替代的一个过程。
“中国和韩国等亚洲的传统锂离子厂商目前重点专注于锂离子技术，在锂金属电池方面的投入有限；而美国一些锂金属电池技术公司拥有较强的研发实力，但是不具备产业化能力，这就给SES这类具有两者优势的公司提供了更大的空间和机遇。”
