輝能MAB電池包

“固態(tài)電池在整體高能量情況下，安全性還是有疑慮的?！?/span>輝能科技創(chuàng)始人、CEO楊思枏在接受《電動汽車觀察家》專訪時表示。

隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的不斷擴(kuò)大，電動汽車起火事件也越來越多。據(jù)不完全統(tǒng)計，2020年內(nèi)已發(fā)生超過50起新能源車型的起火事件。

頻繁的起火事件，增加了消費(fèi)者對新能源汽車的疑慮，甚至?xí){產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

由此，業(yè)內(nèi)對以安全著稱的固態(tài)電池給予厚望。

就在此時，輝能科技——聲稱是全球首家成功實現(xiàn)固態(tài)鋰電池商業(yè)化量產(chǎn)企業(yè)，其創(chuàng)始人說出固態(tài)電池沒那么安全的話，這是要自砸飯碗嗎？

當(dāng)然不是，能說出這話，輝能自然是有了解決方案。而且，說這番話，輝能有心和其他固態(tài)電池企業(yè)區(qū)分開來——對于固態(tài)電池的安全問題，不能單靠本征特性，還要有主動防護(hù)。

輝能科技創(chuàng)始人、CEO楊思枏

此外，對于固態(tài)電池，輝能同樣還自揭其他短處：導(dǎo)電率低、能量密度低、成本高、充放電倍率低等等……

對于這些短板，有十幾年積累的輝能，既有深刻認(rèn)識，也有解決方案。

正是這些積累，也使得輝能從穿戴設(shè)備電池供應(yīng)商走到了動力電池供應(yīng)商，并且領(lǐng)先了豐田等諸多強(qiáng)手，更早實現(xiàn)固態(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化。

我們就來全方位了解下輝能科技及楊思枏。

1

穿戴設(shè)備電池起家

作為臺灣大學(xué)化工/材料所碩士，楊思枏在化工、材料領(lǐng)域頗有研究。

早在輝能成立之前，楊思枏就確立了將固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)。

2006 年 10月，輝能科技股份有限公司成立。2012年推出了軟板固態(tài)電池，并于2014年推出了軟包固態(tài)電池。

當(dāng)時的固態(tài)電池，成本高、內(nèi)阻值高、能量密度低、充放電能力低，除了安全性比液態(tài)電池高一些以外，幾乎一無是處。

此時的固態(tài)電池，應(yīng)用在什么領(lǐng)域合適呢？

對安全性要求最高的產(chǎn)品，用在人身上，例如可穿戴設(shè)備。

可穿戴設(shè)備電池成為輝能最早打算切入的領(lǐng)域，例如安全帽、帶電背心、加熱腰帶、智能鞋墊等。

資料來源：輝能科技ppt

楊思枏對《電動汽車觀察家》說，因為用在人身上，要足夠安全，因此，固態(tài)聚合物體系不能選，安全性不夠；硫化物體系也不敢選，成本太高。

“豐田目前的硫化物固態(tài)電池還是在干燥室里的手套箱中做，我們那個時候連干燥室都蓋不起?！?/span>

這也就剩下一條路線，氧化物體系。

楊思枏告訴《電動汽車觀察家》，他們切入車用動力電池與索尼相關(guān)人士的一次會面有關(guān)。該人士在了解了輝能的產(chǎn)品和技術(shù)后，建議他們應(yīng)該先切入動力電池領(lǐng)域，因為動力電池對安全性的要求比一般IT產(chǎn)業(yè)高很多，當(dāng)規(guī)模做大，電池成本下降到一定程度時，IT市場也便收入囊中了。

這一建議對楊思枏十分有啟發(fā)，成為他進(jìn)軍動力電池領(lǐng)域的一大動因。同時，楊思枏希望進(jìn)一步改進(jìn)固態(tài)電池性能，于是摻入一定比例的膠狀物質(zhì)。此時的固態(tài)電池更準(zhǔn)確的說法應(yīng)該是固液混合電池，或是準(zhǔn)固態(tài)電池。

剛進(jìn)入動力電池領(lǐng)域時，輝能的發(fā)展并不順利。

楊思枏回憶說，“我們剛進(jìn)入市場時，常常碰到車企告訴我們，電池安全性并不重要，別人的車會燒，我們的也會燒，就這樣就好了?！?/span>

不過情況在這兩年有了明顯變化，車企對安全越來越重視。

與此同時，楊思枏獲得的來自電動汽車的合作意向也越來越多。

目前已經(jīng)公開與輝能有合作的企業(yè)有4家，一汽、天際、蔚來以及愛馳。輝能方面透露，還有兩家車企已有合作，目前還不便公開。

輝能與3家造車新勢力企業(yè)的合作，都是在2019年公布。

2019年4月，天際汽車與輝能科技進(jìn)行了合作簽約，雙方將聯(lián)合進(jìn)行固態(tài)電池商業(yè)化合作；8月22日，蔚來汽車與輝能在臺灣簽署合作協(xié)議，雙方以打造輝能MAB固態(tài)電池包的樣車為目標(biāo)；同年9月，愛馳汽車與輝能簽署協(xié)議，聯(lián)合開發(fā)及優(yōu)化輝能的MAB固態(tài)電池包與模塊技術(shù)。

此外，還有沒有公開報道的一汽集團(tuán)。

2

錢從哪里來？

提起一汽集團(tuán)，能與輝能直接聯(lián)系上的，是一汽產(chǎn)業(yè)基金參與的D輪融資。

2020年4月，輝能大致完成了D輪融資。

輝能方面介紹說，這是由于與一汽有合作，對產(chǎn)品認(rèn)可后，再由他們內(nèi)部轉(zhuǎn)介紹而達(dá)成的投資關(guān)系。

資料來源：企查查

提到融資，楊思枏對每個投資方的進(jìn)入都印象深刻。

輝能在2012年獲得第一筆投資。楊思枏告訴《電動汽車觀察家》，當(dāng)時對輝能有意向的投資方有兩個，一個是軟銀中國，另一個是英特爾資本。

楊思枏說，輝能當(dāng)時的股東選擇的是軟銀中國。他很慶幸沒有選擇英特爾資本?！耙驗檫x擇英特爾資本的話，我們可能大概就被限制在IT產(chǎn)業(yè)，很可能沒有機(jī)會走到電動汽車這一領(lǐng)域了。”

在2016年前后，輝能再次出現(xiàn)資金需求，差一點賣身日本TDK?！耙驗槲覀兊墓蓶|開了一個高的價格，所以就打消他們的意愿。”但事實上來講，在那一年他們拿到了大概將近5700多萬美金的資金，這個資本其中有部分也是來自于國內(nèi)，就是為了要能夠開發(fā)動力電池。

一直到了2018年，輝能再做增資的時候，完全是以國內(nèi)的市場為基準(zhǔn)，開始轉(zhuǎn)向到動力電池這一領(lǐng)域了。

而最新的一筆融資還在洽談中。據(jù)楊思枏?fù)嘎叮@筆融資金額可能在1.5億-2億美元之間。

談到是否盈利，楊思枏坦承，他們目前仍然沒有盈利。

他們發(fā)展的資金主要靠融資獲取。

3

三核心技術(shù)，為安全保駕護(hù)航

能夠獲得那么多輪融資，應(yīng)該不只是故事講得好那么簡單。

輝能到底有什么核心技術(shù)？

楊思枏將其歸結(jié)為三個方面，分別是鋰陶瓷電池技術(shù)（LCB）、多軸雙極電池包（MAB）和主動安全機(jī)制（ASM）。

資料來源：輝能科技ppt

（1）LCB——非固態(tài)電解質(zhì)在電芯體積占比僅為10%

固態(tài)電池之所以目前沒有大規(guī)模量產(chǎn)，其中一個重要的問題就是固固界面導(dǎo)電率低。因此目前的很多固態(tài)電池企業(yè)的解決方案中，多少都會存在一些液態(tài)電解質(zhì)。

輝能行銷部經(jīng)理Lisa表示，目前輝能電芯中含有膠狀物質(zhì)在電芯中的體積占比小于10%，重量占比小于4%。

考慮到固態(tài)電池內(nèi)阻仍然較大，輝能目前保留少部分膠狀物來解決這一問題。

但是不同廠家電解質(zhì)中的液態(tài)部分含量有所不同。

例如，有的廠家只在正極和電解液中間的那層被動膜上涂有固態(tài)電解質(zhì)，而且固態(tài)電解質(zhì)的比例在整個電芯里面大概只有10%。

也就是說，雖然都用流體過渡，但輝能的電解質(zhì)已經(jīng)做到了超九成固態(tài)，而有的企業(yè)只有一成固態(tài)。

后續(xù)，輝能從90%的準(zhǔn)固態(tài)到100%的全固態(tài)鋰金屬電池較容易、也并不遙遠(yuǎn)。

Lisa表示，輝能的鋰金屬固態(tài)電池的原型電池已經(jīng)制造出來，其質(zhì)量能量密度已經(jīng)達(dá)到383Wh/kg，體積能量密度為1025Wh/L，循環(huán)可以做到500次。“我們的固態(tài)電池已經(jīng)克服掉鋰枝晶和鋰苔的問題，負(fù)極完全采用鋰金屬?！?/span>

輝能方面認(rèn)為，其產(chǎn)業(yè)化速度領(lǐng)先于世界其他固態(tài)電池企業(yè)。領(lǐng)先豐田至少4年，領(lǐng)先其他企業(yè)6-7年。

資料來源：輝能科技ppt

按照計劃，今年底，輝能科技就應(yīng)該完成1GWh生產(chǎn)線的建設(shè)，但是由于疫情原因推遲到明年6月。

輝能認(rèn)為，他們?nèi)虘B(tài)電池的產(chǎn)業(yè)化也不成問題?！?strong style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">在制備、制線上和工藝上，從準(zhǔn)固態(tài)到全固態(tài)，我們大概只有15%的微調(diào)，就可以做到?！?/span>

關(guān)于全固態(tài)鋰金屬電池量產(chǎn)計劃，Lisa表示，輝能是預(yù)定在2023年進(jìn)行試產(chǎn)，2024年量產(chǎn)。

僅有一步之遙，為何還要等？

她們回應(yīng)說，因為固態(tài)電池的正負(fù)極材料產(chǎn)業(yè)鏈并不成熟。

例如鋰電池的理想負(fù)極材料——鋰金屬就不成熟。

Lisa表示，目前世界上很少廠商提供厚度超薄的鋰金屬負(fù)極(15~30um)，而且這些鋰金屬的材料不止供貨量小而且價格昂貴，甚至品質(zhì)也不好。所以對固態(tài)電池來說，它面臨的一個很大的問題是這個材料的供應(yīng)鏈不成熟。正極材料也類似。

當(dāng)然，到時生產(chǎn)出的輝能全固態(tài)電池也會先在IT產(chǎn)業(yè)試用，一段時間后，才會用在動力電池領(lǐng)域。

（2）MAB——CTP+雙極電芯技術(shù)

MAB（Multi-Axis BiPolar+）電池包包含兩項技術(shù)，CTP（無模組電池包）和雙極電芯技術(shù)。

電池包層面，輝能的思路也是簡化電池包系統(tǒng)，主要簡化電池管理系統(tǒng)、組件以及冷卻系統(tǒng)。

輝能給出的數(shù)據(jù)顯示，他們今年9月將完成的第二代液冷MAB，體積利用率是一般三元鋰電池的1.46倍，重量利用率是一般三元電池的1.21倍；2021年推出的電池包將采用氣冷系統(tǒng)，體積利用率可做到一般三元鋰電池的1.56倍，重量利用率是1.25倍。

電芯層面，輝能采用的是雙極電芯技術(shù)，即通過電芯內(nèi)部直接串聯(lián)，這樣電芯的電壓可以一直增加，一顆電芯就可以做到5V以上。

之所以將5V作為一個節(jié)點，是因為目前基于液態(tài)鋰離子電池的液態(tài)電解質(zhì)無法承受4.4V以上的電壓，一旦超過，電解液會崩解導(dǎo)致正負(fù)極短路。

內(nèi)部串聯(lián)與目前常用的外部串聯(lián)相比，最大特點是內(nèi)阻會降低；產(chǎn)熱少。Lisa解釋說，輝能的電芯是極層跟極層直接堆疊，所以在電流的移動距離幾乎等于0，電流0移動距離，電阻自然非常小。當(dāng)電阻很小的時候不會有什么產(chǎn)熱，而且散熱也很快，導(dǎo)致電池溫差很小，產(chǎn)熱小、散熱快，冷卻系統(tǒng)可以降至最簡。

輝能最終版本采用氣冷的MAB是采用自然進(jìn)氣和空調(diào)氣體來調(diào)溫。具體還是用數(shù)據(jù)說明，根據(jù)輝能的數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)“氣冷模式溫度仿真分析測試”的實驗，輝能固態(tài)MAB采用氣冷后，其操作溫度范圍是15℃-40℃。即使環(huán)溫超過40℃，MAB電芯最高溫還是低于60℃；對此相對的是一般鋰電池，環(huán)溫超過20℃，電芯溫度就會升到60℃以上。

資料來源：輝能科技ppt

輝能目前供應(yīng)消費(fèi)類產(chǎn)品的電池，可以做到2C的快充快放；動力電池產(chǎn)品引入硅負(fù)極后，目前可以做到5C（12分鐘）的快充快放。

Lisa表示，除了技術(shù)層面的優(yōu)勢，輝能產(chǎn)品也具備成本優(yōu)勢。

在電池包的成本方面，如果電芯的成本一樣的時候， MAB的電池包成本會是只有競爭對手的7成。

根據(jù)Lisa展示的測算結(jié)果，當(dāng)產(chǎn)能在1GWh時，輝能的固態(tài)電芯成本液態(tài)電芯的1.6倍，可當(dāng)輝能產(chǎn)能擴(kuò)張到20GWh時，其電芯成本降到液態(tài)電池的1.1倍；而整個電池包的成本，反而低于液態(tài)電池，只有液態(tài)電池的98%。

Lisa特別說明，這是跟NCM811相比，如果是跟NCM622相比，其實他們只要做到7GWh，成本就會基本持平。

當(dāng)然，電池產(chǎn)能也不能無限擴(kuò)張，當(dāng)產(chǎn)能擴(kuò)張至30Gwh時，邊際效益降為接近0，也就是說，后續(xù)只能依靠技術(shù)來降低產(chǎn)品成本。

（3）ASM——鈍化化學(xué)反應(yīng)，終止正負(fù)極產(chǎn)熱

如果說液態(tài)電池轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)電池，屬于電池本身被動安全機(jī)制的話，輝能推出的ASM（Active safety mechanism）就是主動安全機(jī)制。

也就是本文開頭提到的主動安全。

據(jù)楊思枏介紹，ASM系統(tǒng)是他們最新的成果，7月份差不多才完成，目前已經(jīng)申請6項專利，預(yù)計全球布局70-80篇專利，形成一套完整的專利體系。

他們的主動安全機(jī)制就是主動自我阻斷高溫產(chǎn)熱及釋放，鈍化正負(fù)極間的化學(xué)反應(yīng)。

資料來源：輝能科技ppt

他們的主動安全機(jī)制，就是切斷第三階段電解質(zhì)與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。用楊思枏的話說，他們采用的方式是把正極和負(fù)極直接‘殺掉’。也就是在到達(dá)一定溫度，電芯內(nèi)部會產(chǎn)生另外一個反應(yīng)，直接把正負(fù)極破壞?！爱a(chǎn)生的熱能會被這個反應(yīng)給吸收掉，全部都鈍化了?！?/span>

資料來源：輝能科技ppt

根據(jù)輝能方面給出的測試結(jié)果看，導(dǎo)入ASM后，電池的溫升沒有出現(xiàn)峰值，而且后期溫升趨于平緩。說明有效阻斷了電池的熱累積。

4

國內(nèi)建產(chǎn)能，同時供貨海外

既然技術(shù)和客戶都已經(jīng)具備，產(chǎn)能方面，輝能又有怎樣的規(guī)劃？

楊思枏向《電動汽車觀察家》透露，他們現(xiàn)在在產(chǎn)能已經(jīng)不夠了，他們新的產(chǎn)線預(yù)計在2021年到2022年在國內(nèi)落地，到時臺灣的工廠就不做量產(chǎn)，直接到國內(nèi)去生產(chǎn)。

今年7月份，由輝能科技股份有限公司、前海東方蜂巢投資有限公司等共同投資，在青山湖科技城選址建設(shè)。該項目總投資380億元，內(nèi)容包括建設(shè)2GWh、5GWh固態(tài)鋰陶瓷電池芯產(chǎn)業(yè)化項目，并將考慮與車企合資建置產(chǎn)線等。

這么大的產(chǎn)能，能夠消化嗎？

Lisa表示，他們產(chǎn)能的建設(shè)完全是根據(jù)需求來的。目前他們接到的合作，每個車企的一個產(chǎn)品大概3000臺的示范運(yùn)營，如果每輛車 60—80度電，其實就已經(jīng)接近2GWh，所以在2022年的狀況來講，產(chǎn)能完全是被填滿的。

“隔年再增加5G-7GWh，主要是因為，除了供應(yīng)國內(nèi)需求，我們還要供應(yīng)歐洲、日本、美國儲能市場的需求，例如，歐洲一個船廠就需要1.5Gwh的需求。” Lisa說。

也就是說，輝能在國內(nèi)建設(shè)的產(chǎn)能要供應(yīng)國內(nèi)和國際，以及儲能和動力電池不同市場。

就在8月份，輝能對外宣布已完成新加坡全資公司的設(shè)立，"PROLOGIUM INNOVATION PTE. LTD."將成為輝能在中國以外全球業(yè)務(wù)推廣的主要根據(jù)地。同時，輝能計劃以“新加坡運(yùn)營總部”與“中國業(yè)務(wù)運(yùn)營總部”的雙軌模式經(jīng)營，同步進(jìn)行國內(nèi)扎根運(yùn)營與國際市場推展。

隨著新能源汽車規(guī)模的不斷擴(kuò)大，車企對固態(tài)電池的期待也越發(fā)強(qiáng)烈。輝能的產(chǎn)品也從邊緣化逐漸走向舞臺中央，固態(tài)電池的風(fēng)口已經(jīng)形成。試驗數(shù)據(jù)固然能說明產(chǎn)品的一些問題，但量產(chǎn)才是企業(yè)和產(chǎn)品的最終考驗，我們期待著輝能的最終答卷。（完）

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