固态电池正在成为下一代电池技术中的 “新贵”,全球各大车厂、电池厂纷纷集结力量布局固态电池领域,抢占行业制高点。辉能科技正是一家在固态电池行业深耕多年的优质企业,在新近揭晓的2019年国际消费类电子产品展览会(CES)创新奖名单中,辉能科技凭借其专业的电池领域研发技术获得CES创新奖。在胡润研究院发布《2018第三季度胡润大中华区独角兽指数》中,辉能科技也成新能源领域唯一入榜企业。
当电动汽车的安全性与续航里程皆难再有进展,业界逐渐将目光焦点转移到新一代固态电池技术。利用固态电解质代替传统液态电解质,从本质上解决了电池的安全性问题,即使剪切、穿刺、高温、碰撞都不会爆炸。基于安全特性,能使用活性更高的正极材料,使得电动汽车续航能力进一步提高,突破传统瓶颈。
然而,固态电池研发难度极高,将锂电池中的液态电解质以固体材料取代后,如何使之运作甚至达到电解液同等级的导电性,已是困扰不少大厂数十年的世界难题,掌握材料后如何制成基层化的样品、如何实现量产,都是严峻的考验。目前业内已有多家电池、电动汽车巨头投身于固态电池的研发竞赛,包括丰田、宝马、宁德时代、LG化学等,但大多都处于前期样品开发阶段,还需要至少3-5年才能量产。辉能科技,作为全球第一家已成功实现固态锂陶瓷电池商业化的公司,有望成为固态电池新赛道的领跑者。透过观察其过去研发历程、现下的布局与未来策略目标,我们能够略窥固态电池企业的发展进程。
图:高安全性的辉能科技固态电池_FLCB与 PLCB
过去:基础技术优化及实用化
固态电池基础技术可分为电解质与正负极材料的研发。
真正深度研究固态电池的人,不会说这是一款几秒钟可充 “饱”电、能量密度数倍高的神奇储能技术。事实上,固态电池的每一技术路线都有其待克服的难处,也有先天的优缺点,例如丰田钻研的硫化物电解质体系虽导电性佳,却有化学稳定性极低的致命缺点,制造全程必须完全隔绝水气,其余材料也必须不与硫反应,而辉能选择的氧化物电解质则是稳定性极佳,但有导电性低、脆性高等问题。
2012年辉能科技发布第一代固态氧化物的基础电解质技术平台,创造出柔性具基本导电性的电解质;而为了真正克服氧化物电解质导电性差、内阻高、量产不易等问题,辉能自2006年起花费十年开发三项技术:Ceramion 、Microcell 与Logithium,最终成功于2017年完成第二代技术的开发,将第一代的纯固态电解质改良为第二代的混合固态电解质,将导电性及倍率放电能力调整至优于液态锂电池的程度。
其余材料研发及实用化方面,辉能目前也已完成好几代化学系统的改善(从2012年的AH系统到2014年AP01, 2015年AP02….到2017年的AP05),同时应用高能量三元正极活性材料、硅碳负极材料与其他特殊添加材料来达到更高的能量密度与电性表现。
“2017年对辉能而言绝对是关键里程碑。除大幅提升能量密度外,亦同步提升导电度及充放电能力,使辉能的固态锂电池之各项电性表现均相当甚至超越液态锂电池。”辉能科技CEO杨思枏表示。
现在:重新定位与市场切入
随着电池性能提升及克服电解质的易脆问题后,辉能跨出实验室,从片式生产的小量样品线开始,逐渐升级至自动化程度更高的卷式量产线,自2014年起不断扩产,于2018年底建成第二生产基地。同时,辉能第二基地的10亿瓦时示范生产线已于今年10月开始建设,计划于2019年底完工并投产。届时,辉能固态电池总产能将达15-20亿瓦时,成为全球首个跃上15亿瓦时生产规模的固态电池厂。
图:辉能科技10亿瓦时规模新生产基地外观
市场面,自2013年起,辉能科技陆续推出3款固态锂电池产品:FLCB、PLCB和BLCB,并依次实现商业化量产。首先采用辉能固态锂陶瓷电池的HTC于2013年底率先销售的“htc One Max电源扩充皮套”,接着于2014年辉能开始量产固态电池并供货给智能皮带、安全帽等智能穿戴产品厂商,而后再进入智能卡与IoT市场,成功达成了固态电池的实用化。
过去数年内辉能发展于放在要求柔性、薄型电池的消费性电子应用上,在对质量高度要求的消费市场磨练多年后,才开始切入能够完全发挥固态电池安全性优势的动力电池市场,2017年,辉能发展出创新的BiPolar+技术,于电芯内部同时进行串并联,创造出电压可达49伏以上的单颗电芯;并于2018年发布了建构于BiPolar+技术上的进阶版突破性机构设计——能将新能源车电池包体积减半、重量减少三成、成本降低三成的 “BiPolar+ 3D固态电动车电池包”封装技术,这2种以双极电池技术为基础的革命性创新也连续两年获得全球最大消费性电子展CES创新奖的肯定。
图:辉能科技BiPolar+ 3D封装技术电池包
除了国际奖项,采用双极电池BiPolar+技术的BLCB电池被欧洲一家顶级汽车企业视为新一代电动车竞赛的决胜武器,于2018上半年送样测试安全性与电性表现,根据测试结果,除高安全性外,辉能BLCB在经过500次循环后,还有超过95%的残余电量,打破该车厂对固态电池循环寿命不佳的印象。第二代进阶电解质技术平台、BiPolar+ 3D封装技术也吸引了中国、日本、美国及欧洲车厂争相走访,除了共同打造固态电池纯电车样品外,还与中国及欧洲汽车企业讨合作在地化的战略合作方案,国内新造车势力电咖汽车曾表示:“希望能够成为国内第一批采用辉能固态电池的企业。”辉能对于固态动力电池市场的布局可谓是拔得头筹。
未来:市场布局与战略联盟
未来,辉能打算运用团体的力量急速扩张固态电池的产能与市场。
在今年一次产业峰会上,辉能科技CEO杨思枏发布最新的类高通的商业模式,授权专利技术及量产用之生产设备,电池厂商和车企都可以是授权的对象,以此缩短产业研发固态电池的时间,尽早实现大规模应用。杨思枏在会上指出:“辉能会在2018年底进行新一轮过亿美金融资,目标在四年内达到数亿美金以上的年度收益。透过IP授权模式,我们有信心在两三年内让辉能固态电池技术逐步在全球开枝散叶。”
预计于2019年初与欧洲某顶级车厂以共同开发动力电池系统的形式合作,并发起“固态锂陶瓷电池联盟(Solid-State Lithium CeramicBattery Alliance)”,给全球被授权的合作伙伴提供一个交流技术及市场标准的平台,致力于集结跨国产业合作伙伴,在短于市场原有预期的时间内普及固态电池新能源车,并合力推动固态电池安全规定、试验标准的制订,使固态电池产业有体系、有效率地发展。
资本“拥趸”
技术上的突飞猛进,以及产能的急速提升背后,是辉能科技在资本市场的众多“拥趸”。
据高工锂电了解,自2012年起,辉能累计获得来自软银中国、丹丰资本等知名投资机构过亿美元的投资。
软银中国资本管理合伙人薛村禾表示:“这几年我们见证了辉能科技的高速发展,辉能在固态电池领域不断革新技术并创新商业模式,我们分外期待它引领世界电池产业的革命。”
丹丰资本管理合伙人陈彤先生表示:“学术界、产业界已形成共识,固态锂电池会成为未来新能源汽车动力电池的主流方向,辉能的固态电池技术已经得到全球多家主流车厂认可,希望辉能和战略合作伙伴尽快让安全、高能量密度的固态锂电池技术走向市场、积极贡献全球新能源汽车产业的大规模推进。”
与辉能科技迅速完成技术研发、建设基地、融资相呼应的是国内外对固态电池的重视。如日本,已经将固态电池的研发上升到国家战略高度,其抢占固态电池领域制高点的决心可见一斑。
中国方面,中科院青岛能源所、中科院宁波材料所、宁德时代、中航锂电、比亚迪、赣锋锂业等多家研究机构和企业都已开始固态电池的研发工作。德国的奔驰、宝马,韩国的三星SDI、现代等多个国家的企业都在该领域布局。固态锂电池技术或将引全球企业新一轮角逐。
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