“2025 年后，電動(dòng)汽車電池將會(huì)從鋰離子轉(zhuǎn)向鋰金屬電池，這一點(diǎn)毋庸置疑。” 鋰金屬電池制造公司 SES 創(chuàng)始人胡啟朝對(duì) DeepTech 說道。
2019 年，他因研發(fā)混合鋰金屬電池而被評(píng)選為《麻省理工科技評(píng)論》2019 年度全球 “35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人”。
圖｜混合鋰金屬電池（來源：SES）
胡啟朝創(chuàng)辦的 SES 于 2012 年從麻省理工學(xué)院（MIT）獨(dú)立出來正式成立，總部位于新加坡，致力于開發(fā)和制造用于汽車和運(yùn)輸應(yīng)用的高性能鋰金屬電池，目前在美國和中國兩地經(jīng)營電池原型生產(chǎn)廠，并在（美國）波士頓、（中國）上海和（韓國）首爾都有開展業(yè)務(wù)。
另辟蹊徑：打造鋰金屬 “混合” 電池
這種鋰金屬混合電池在負(fù)極部分采用了高能量密度的鋰金屬和保護(hù)層，電解液是具有專利的高濃度鋰鹽電解質(zhì)，并采用了人工智能（AI）安全算法來進(jìn)行安全模擬和預(yù)警，使其電池比理論上的全固態(tài)鋰金屬電池具有更出色的的性能和制造效率。
在滿足電池壽命和安全要求的前提下，SES 的鋰金屬混合電池能提供 400 Wh/kg 的能量密度，15 分鐘內(nèi)可快充達(dá) 80%。電池容量是傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍，同樣產(chǎn)能和使用同樣正極材料的情況下，成本能降低 20％，材料本身也會(huì)更安全。
這些混合鋰金屬電池在可以廣泛應(yīng)用到電動(dòng)汽車、無人機(jī)，甚至在航空和國防領(lǐng)域也可進(jìn)行部署。
高能量密度和高安全的電池對(duì)于車企來說，最核心的吸引力便是低成本，胡啟朝認(rèn)為這正是他的鋰金屬混合電池能夠同時(shí)滿足的。
（來源：SES）
在接受 DeepTech 采訪時(shí)，他回憶了整個(gè)鋰電池的發(fā)展過程，胡啟朝認(rèn)為，自上個(gè)世紀(jì) 70 年代首個(gè)鋰電池問世一來，鋰電在這短短的四五十年間經(jīng)歷了大約四個(gè)階段：
第一階段是 1996 年以前的液態(tài)鋰金屬電池，因安全性極低，所以沒有被推廣，并逐漸被后來的鋰離子電池所替代。
第二階段是對(duì)純固態(tài)的鋰金屬電池的研究，純固態(tài)盡管解決了枝晶的問題（早期鋰金屬電池原型在充電時(shí)會(huì)形成針狀結(jié)構(gòu)即枝晶，這會(huì)造成電池短路，導(dǎo)致電池起火或爆炸），一定程度上提供了安全性，但同樣存在低溫、室溫情況下的性能較差，能量密度低、材質(zhì)厚重等缺陷。
第三階段，在 2015 年后，開發(fā)出一種高濃度電解液，這種電解液是液態(tài)的，但卻擁有者匹敵固態(tài)電解液的導(dǎo)電性，可以將其理解為低熔點(diǎn)的固態(tài)電解液， 因此它兼具固態(tài)電解液的安全性，同時(shí)又是液態(tài)的電解液。
“我們認(rèn)為全固態(tài)鋰金屬電池的技術(shù)路徑可能永遠(yuǎn)都難以實(shí)現(xiàn)，混合鋰金屬電池通過混合氧化物固態(tài)電解質(zhì)加高濃度電解液，是目前進(jìn)展最快的鋰金屬電池技術(shù)解決方案?！?胡啟朝表示。
圖 | 鋰金屬混合電池（來源：SES）
同時(shí)他承認(rèn)，即使使用了高濃度電解液，也不能保證鋰金屬混合電池的絕對(duì)安全的，隱患總會(huì)存在。
2019 年后，一些公司針對(duì)電池安全問題開發(fā)出了相應(yīng)的軟件，通過算法對(duì)電池的安全性進(jìn)行檢測，由此迎來鋰金屬電池的第四階段。
特斯拉等公司已在對(duì)鋰離子電池的安全進(jìn)行監(jiān)測，并建立了數(shù)據(jù)庫，但由于鋰金屬電池仍在研究中，目前行業(yè)中急缺鋰金屬電池的數(shù)據(jù)，SES 在這方面填補(bǔ)了空白，通過對(duì)自家電池的數(shù)據(jù)收集，包括電化學(xué)數(shù)據(jù)、壓力、溫度等，SES 推出了鋰金屬電池的安全算法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電池安全性的評(píng)估和預(yù)警，包括電池修復(fù)、更換提示等。
SES 的混合鋰金屬電池負(fù)極采用的是鋰金屬，其中的固態(tài)保護(hù)層是從第二階段固態(tài)鋰金屬研究中沿用下來的的材料，在正極中使用的高濃度電解液是從第三階段中沿襲下來材料，最終加上第四代的 AI 安全檢測環(huán)節(jié)，成就了今天 SES 的混合鋰金屬電池。
鋰金屬電池的推廣難點(diǎn)不在于提升能量密度等問題，而在于充電等后期的配套系統(tǒng)上，胡啟朝對(duì) DeepTech 表示，這方面仍需不斷完善。
此外，對(duì)于電池回收問題，SES 同樣有關(guān)注。正極中鎳、鈷，錳等元素的回收技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得較為成熟，該公司目前主要致力于負(fù)極鋰金屬的回收研究，由于負(fù)極材料只有單一的鋰金屬，因此回收實(shí)際上會(huì)比混合多種元素的正極更為簡單。
交出真正的鋰金屬電池，而不是講故事
美國、韓國等諸多車企或在自主研發(fā)，或與電池公司合作進(jìn)行鋰金屬電池的研發(fā)。美國政府在換屆后的，對(duì)新能源汽車的態(tài)度由不信任改為了支持，鋰金屬商業(yè)化的時(shí)間點(diǎn)由此從 2030 提早到了 2025 年。德國大眾、韓國現(xiàn)代，中國吉利、上汽、北汽，美國的通用、福特等公司都準(zhǔn)備在 2025 年做鋰金屬電池。
然而，“但很多公司都在講故事，真正拿出鋰金屬電池并對(duì)其性能和安全性進(jìn)行測試的只有我們?！?胡啟朝說道。
據(jù)悉，SES 已于今年 3 月和 5 月分別與通用汽車和現(xiàn)代汽車以及起亞簽署了聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，為他們提供 “A-Sample” 鋰金屬電動(dòng)汽車電池。按照此計(jì)劃，人們真正坐上由鋰金屬電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車指日可待。
在競爭如此激烈的環(huán)境中，胡啟朝認(rèn)為 SES 在鋰金屬電池領(lǐng)域的的獨(dú)特優(yōu)勢有兩點(diǎn)：
第一，SES 是唯一一家在鋰金屬電池方面有獨(dú)立第三方測試報(bào)告的公司。SES 現(xiàn)已與 Exponent、Eclipse Energy 等第三方測試機(jī)構(gòu)進(jìn)行了合作，對(duì)其混合鋰金屬電池的能量密度、續(xù)航里程、快充能力、循環(huán)使用、放電、溫度等性能進(jìn)行了全面的檢測。
第二點(diǎn)是，SES 真正將鋰金屬電池的研發(fā)和生產(chǎn)推到了 A 樣品階段。該公司已于今年 3 月和 5 月分別與通用汽車和現(xiàn)代汽車以及起亞簽署了聯(lián)合開發(fā)協(xié)議，為他們提供為 “A-Sample” 鋰金屬電動(dòng)汽車電池。
SES 與通用汽車在 15 年就展開了小規(guī)模的研發(fā)合作，今年年初與通用的工程、生產(chǎn)團(tuán)隊(duì)開展了合作，通用汽車計(jì)劃在 2025 年使用鋰金屬電池。胡啟朝表示，同樣的車，使用鋰離子的電動(dòng)汽車充一次電能跑 300 英里，而使用鋰金屬電池的汽車則可以跑 500 英里。
7 月 13 日，SES 公司宣布與特殊目的收購公司（SPAC）艾芬豪資本收購公司（Ivanhoe Capital Acquisition Corp.）達(dá)成最終的合并協(xié)議，計(jì)劃在紐交所上市。
SES 稱，合并后的公司股權(quán)價(jià)值預(yù)計(jì)約為 36 億美元，交易預(yù)計(jì)將為 SES 提供高達(dá) 4.76 億美元的資金。這些資金將為公司未來的發(fā)展和 2025 年產(chǎn)品商業(yè)化提供支持。
胡啟朝透露，此次融資的資金將用于建立美國和中國的 1 吉瓦 / 時(shí)電池產(chǎn)線，未來還有望與中國汽車廠商簽署電池開發(fā)協(xié)議。
SES 已與 SK、通用汽車、現(xiàn)代汽車、起亞公司、淡馬錫、天齊鋰業(yè)、Vertex Ventures、應(yīng)用材料和上汽集團(tuán)等展開合作。目前，他們正在波士頓附近建立一座工廠，用于生產(chǎn)電池原型，該工廠將于 2023 年開始與美國通用汽車公司（General Motors， GM）聯(lián)合運(yùn)行。
2019 年下半年，他們在上海嘉定開設(shè)了全球最大的鋰金屬電池制造工廠，胡啟朝希望可將工廠的產(chǎn)量提升到每月數(shù)萬塊。
他表示：“中國和韓國等亞洲的傳統(tǒng)鋰離子廠商仍然專注于鋰離子技術(shù)，在鋰金屬電池方面的投入仍然較??；美國新興的鋰金屬電池技術(shù)公司擁有較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力，但是生產(chǎn)能力不夠，這就給我們這類介于兩者之間的公司提供了更大的機(jī)遇?！?
邁入新能源領(lǐng)域：緊跟風(fēng)潮的研究
胡啟朝生于中國，12 歲時(shí)搬至紐約。2007 年，他從麻省理工學(xué)院物理系本科畢業(yè)，也是這一年開始，小布什和奧巴馬領(lǐng)導(dǎo)的美國政府加大了對(duì)新能源領(lǐng)域的科研投入。
是年，美國能源部獲得聯(lián)邦政府６０億美元的研究資金，其中２４億美元用于支持物理科學(xué)，并對(duì)太陽能電池、鋰電池、水處理等新能源技術(shù)的研究投入很多資金。美國能源部對(duì)麻省理工學(xué)院和斯坦福大學(xué)等多所知名院校進(jìn)行了資助。那一年，很多準(zhǔn)博士生選擇進(jìn)入該領(lǐng)域進(jìn)行研究。
政策的傾斜與新能源活躍的科研環(huán)境讓胡啟朝找到了方向。然而他本科學(xué)習(xí)的是物理專業(yè)，所以最初胡啟朝選擇了新能源領(lǐng)域中與物理有交叉的太陽能電池研究，但因與偏向?qū)W術(shù)研究的教授發(fā)展愿景不同，胡啟朝最終找到了后來的教授，做起了更加偏向應(yīng)用的鋰電池。
2010 年到 2012 年，科研方面取得一定進(jìn)展，產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用也在同步跟進(jìn)，美國多家電池公司在這幾年成立，如加州的 QuantumScape，Solid Power，胡啟朝的 SES 也在這時(shí)從麻省理工學(xué)院獨(dú)立出來。
2017 年，胡啟朝的公司正式交付其混合鋰金屬電池，研究從起步到成果落實(shí)不過 10 年。他的愿景不僅是要建立一個(gè)了不起的電池公司，還期望推動(dòng)新電動(dòng)汽車（甚至電動(dòng)飛行汽車）的發(fā)展速度。
