辉能：固态电池不是你想的那样

辉能MAB电池包

“固态电池在整体高能量情况下，安全性还是有疑虑的。”辉能科技创始人、CEO杨思枏在接受《电动汽车观察家》采访时表示。

 

随着新能源汽车产业的不断扩大，电动汽车起火事件也越来越多。据不完全统计，2020年内已发生超过50起新能源车型的起火事件。

 

频繁的起火事件，增加了消费者对新能源汽车的疑虑，甚至会威胁产业的可持续发展。

 

由此，业内对以安全著称的固态电池给予厚望。

 

就在此时，辉能科技——声称是全球首家成功实现固态锂电池商业化量产企业，其创始人说出固态电池没那么安全的话，这是要自砸饭碗吗？

 

当然不是，能说出这话，辉能自然是有了解决方案。而且，说这番话，辉能有心和其他固态电池企业区分开来——对于固态电池的安全问题，不能单靠本征特性，还要有主动防护。

 

辉能科技创始人、CEO杨思枏

 

此外，对于固态电池，辉能同样还自揭其他短处：导电率低、能量密度低、成本高、充放电倍率低等等……

 

对于这些短板，有十几年积累的辉能，既有深刻认识，也有解决方案。

 

正是这些积累，也使得辉能从穿戴设备电池供应商走到了动力电池供应商，并且领先了丰田等诸多强手，更早实现固态电池的产业化。

 

我们就来全方位了解下辉能科技及杨思枏。

 

1

穿戴设备电池起家

 

作为台湾大学化工/材料所硕士，杨思枏在化工、材料领域颇有研究。

 

早在辉能成立之前，杨思枏就确立了将固态电池产业化的目标。

 

2006 年 10月，辉能科技股份有限公司成立。2012年推出了软板固态电池，并于2014年推出了软包固态电池。

当时的固态电池，成本高、内阻值高、能量密度低、充放电能力低，除了安全性比液态电池高一些以外，几乎一无是处。

 

此时的固态电池，应用在什么领域合适呢？

 

对安全性要求最高的产品，用在人身上，例如可穿戴设备。

 

可穿戴设备电池成为辉能最早打算切入的领域，例如安全帽、带电背心、加热腰带、智能鞋垫等。

 

资料来源：辉能科技ppt

 

杨思枏对《电动汽车观察家》说，因为用在人身上，要足够安全，因此，固态聚合物体系不能选，安全性不够；硫化物体系也不敢选，成本太高。

 

“丰田目前的硫化物固态电池还是在干燥室里的手套箱中做，我们那个时候连干燥室都盖不起。”

 

这也就剩下一条路线，氧化物体系。

 

杨思枏告诉《电动汽车观察家》，他们切入车用动力电池与索尼相关人士的一次会面有关。该人士在了解了辉能的产品和技术后，建议他们应该先切入动力电池领域，因为动力电池对安全性的要求比一般IT产业高很多，当规模做大，电池成本下降到一定程度时，IT市场也便收入囊中了。

 

这一建议对杨思枏十分有启发，成为他进军动力电池领域的一大动因。同时，杨思枏希望进一步改进固态电池性能，于是掺入一定比例的胶状物质。此时的固态电池更准确的说法应该是固液混合电池，或是准固态电池。

 

刚进入动力电池领域时，辉能的发展并不顺利。

杨思枏回忆说，“我们刚进入市场时，常常碰到车企告诉我们，电池安全性并不重要，别人的车会烧，我们的也会烧，就这样就好了。”

不过情况在这两年有了明显变化，车企对安全越来越重视。

与此同时，杨思枏获得的来自电动汽车的合作意向也越来越多。

目前已经公开与辉能有合作的企业有4家，一汽、天际、蔚来以及爱驰。辉能方面透露，还有两家车企已有合作，目前还不便公开。

辉能与3家造车新势力企业的合作，都是在2019年公布。

2019年4月，天际汽车与辉能科技进行了合作签约，双方将联合进行固态电池商业化合作；8月22日，蔚来汽车与辉能在台湾签署合作协议，双方以打造辉能MAB固态电池包的样车为目标；同年9月，爱驰汽车与辉能签署协议，联合开发及优化辉能的MAB固态电池包与模块技术。

此外，还有没有公开报道的一汽集团。

2

钱从哪里来？

 

提起一汽集团，能与辉能直接联系上的，是一汽产业基金参与的D轮融资。

 

2020年4月，辉能大致完成了D轮融资。

 

辉能方面介绍说，这是由于与一汽有合作，对产品认可后，再由他们内部转介绍而达成的投资关系。

 

资料来源：企查查

提到融资，杨思枏对每个投资方的进入都印象深刻。

辉能在2012年获得第一笔投资。杨思枏告诉《电动汽车观察家》，当时对辉能有意向的投资方有两个，一个是软银中国，另一个是英特尔资本。

杨思枏说，辉能当时的股东选择的是软银中国。他很庆幸没有选择英特尔资本。“因为选择英特尔资本的话，我们可能大概就被限制在IT产业，很可能没有机会走到电动汽车这一领域了。”

在2016年前后，辉能再次出现资金需求，差一点卖身日本TDK。“因为我们的股东开了一个高的价格，所以就打消他们的意愿。”但事实上来讲，在那一年他们拿到了大概将近5700多万美金的资金，这个资本其中有部分也是来自于国内，就是为了要能够开发动力电池。

 

一直到了2018年，辉能再做增资的时候，完全是以国内的市场为基准，开始转向到动力电池这一领域了。

 

而最新的一笔融资还在洽谈中。据杨思枏透露，这笔融资金额可能在1.5亿-2亿美元之间。

 

谈到是否盈利，杨思枏坦承，他们目前仍然没有盈利。

 

他们发展的资金主要靠融资获取。

 

3

三核心技术，为安全保驾护航

 

能够获得那么多轮融资，应该不只是故事讲得好那么简单。

 

辉能到底有什么核心技术？

 

杨思枏将其归结为三个方面，分别是锂陶瓷电池技术（LCB）、多轴双极电池包（MAB）和主动安全机制（ASM）。

 

资料来源：辉能科技ppt

 

（1）LCB——非固态电解质在电芯体积占比仅为10%

 

固态电池之所以目前没有大规模量产，其中一个重要的问题就是固固界面导电率低。因此目前的很多固态电池企业的解决方案中，多少都会存在一些液态电解质。

 

辉能行销部经理Lisa表示，目前辉能电芯中含有胶状物质在电芯中的体积占比小于10%，重量占比小于4%。

 

考虑到固态电池内阻仍然较大，辉能目前保留少部分胶状物来解决这一问题。

 

但是不同厂家电解质中的液态部分含量有所不同。

 

例如，有的厂家只在正极和电解液中间的那层被动膜上涂有固态电解质，而且固态电解质的比例在整个电芯里面大概只有10%。

 

也就是说，虽然都用流体过渡，但辉能的电解质已经做到了超九成固态，而有的企业只有一成固态。

 

后续，辉能从90%的准固态到100%的全固态锂金属电池较容易、也并不遥远。

 

Lisa表示，辉能的锂金属固态电池的原型电池已经制造出来，其质量能量密度已经达到383Wh/kg，体积能量密度为1025Wh/L，循环可以做到500次。“我们的固态电池已经克服掉锂枝晶和锂苔的问题，负极完全采用锂金属。”

 

辉能方面认为，其产业化速度领先于世界其他固态电池企业。领先丰田至少4年，领先其他企业6-7年。

 

资料来源：辉能科技ppt

 

按照计划，今年底，辉能科技就应该完成1GWh生产线的建设，但是由于疫情原因推迟到明年6月。

 

辉能认为，他们全固态电池的产业化也不成问题。“在制备、制线上和工艺上，从准固态到全固态，我们大概只有15%的微调，就可以做到。”

 

关于全固态锂金属电池量产计划，Lisa表示，辉能是预定在2023年进行试产，2024年量产。

 

仅有一步之遥，为何还要等？

 

她们回应说，因为固态电池的正负极材料产业链并不成熟。

 

例如锂电池的理想负极材料——锂金属就不成熟。

 

Lisa表示，目前世界上很少厂商提供厚度超薄的锂金属负极(15~30um)，而且这些锂金属的材料不止供货量小而且价格昂贵，甚至品质也不好。所以对固态电池来说，它面临的一个很大的问题是这个材料的供应链不成熟。正极材料也类似。

 

当然，到时生产出的辉能全固态电池也会先在IT产业试用，一段时间后，才会用在动力电池领域。

 

（2）MAB——CTP+双极电芯技术

 

MAB（Multi-Axis BiPolar+）电池包包含两项技术，CTP（无模组电池包）和双极电芯技术。

 

电池包层面，辉能的思路也是简化电池包系统，主要简化电池管理系统、组件以及冷却系统。

 

辉能给出的数据显示，他们今年9月将完成的第二代液冷MAB，体积利用率是一般三元锂电池的1.46倍，重量利用率是一般三元电池的1.21倍；2021年推出的电池包将采用气冷系统，体积利用率可做到一般三元锂电池的1.56倍，重量利用率是1.25倍。

 

电芯层面，辉能采用的是双极电芯技术，即通过电芯内部直接串联，这样电芯的电压可以一直增加，一颗电芯就可以做到5V以上。

 

之所以将5V作为一个节点，是因为目前基于液态锂离子电池的液态电解质无法承受4.4V以上的电压，一旦超过，电解液会崩解导致正负极短路。

 

内部串联与目前常用的外部串联相比，最大特点是内阻会降低；产热少。Lisa解释说，辉能的电芯是极层跟极层直接堆叠，所以在电流的移动距离几乎等于0，电流0移动距离，电阻自然非常小。当电阻很小的时候不会有什么产热，而且散热也很快，导致电池温差很小，产热小、散热快，冷却系统可以降至最简。

 

辉能最终版本采用气冷的MAB是采用自然进气和空调气体来调温。具体还是用数据说明，根据辉能的数据显示，经“气冷模式温度仿真分析测试”的实验，辉能固态MAB采用气冷后，其操作温度范围是15℃-40℃。即使环温超过40℃，MAB电芯最高温还是低于60℃；对此相对的是一般锂电池，环温超过20℃，电芯温度就会升到60℃以上。

 

资料来源：辉能科技ppt

 

辉能目前供应消费类产品的电池，可以做到2C的快充快放；动力电池产品引入硅负极后，目前可以做到5C（12分钟）的快充快放。

 

Lisa表示，除了技术层面的优势，辉能产品也具备成本优势。

 

在电池包的成本方面，如果电芯的成本一样的时候， MAB的电池包成本会是只有竞争对手的7成。

 

根据Lisa展示的测算结果，当产能在1GWh时，辉能的固态电芯成本液态电芯的1.6倍，可当辉能产能扩张到20GWh时，其电芯成本降到液态电池的1.1倍；而整个电池包的成本，反而低于液态电池，只有液态电池的98%。

 

Lisa特别说明，这是跟NCM811相比，如果是跟NCM622相比，其实他们只要做到7GWh，成本就会基本持平。

 

当然，电池产能也不能无限扩张，当产能扩张至30Gwh时，边际效益降为接近0，也就是说，后续只能依靠技术来降低产品成本。

 

（3）ASM——钝化化学反应，终止正负极产热

 

如果说液态电池转变为固态电池，属于电池本身被动安全机制的话，辉能推出的ASM（Active safety mechanism）就是主动安全机制。

 

也就是本文开头提到的主动安全。

 

据杨思枏介绍，ASM系统是他们最新的成果，7月份差不多才完成，目前已经申请6项专利，预计全球布局70-80篇专利，形成一套完整的专利体系。

 

他们的主动安全机制就是主动自我阻断高温产热及释放，钝化正负极间的化学反应。

资料来源：辉能科技ppt

他们的主动安全机制，就是切断第三阶段电解质与负极发生反应。用杨思枏的话说，他们采用的方式是把正极和负极直接‘杀掉’。也就是在到达一定温度，电芯内部会产生另外一个反应，直接把正负极破坏。“产生的热能会被这个反应给吸收掉，全部都钝化了。”

 

资料来源：辉能科技ppt

 

根据辉能方面给出的测试结果看，导入ASM后，电池的温升没有出现峰值，而且后期温升趋于平缓。说明有效阻断了电池的热累积。

 

4

国内建产能，同时供货海外

 

既然技术和客户都已经具备，产能方面，辉能又有怎样的规划？

 

杨思枏向《电动汽车观察家》透露，他们现在在产能已经不够了，他们新的产线预计在2021年到2022年在国内落地，到时台湾的工厂就不做量产，直接到国内去生产。

 

今年7月份，由辉能科技股份有限公司、前海东方蜂巢投资有限公司等共同投资，在青山湖科技城选址建设。该项目总投资380亿元，内容包括建设2GWh、5GWh固态锂陶瓷电池芯产业化项目，并将考虑与车企合资建置产线等。

 

这么大的产能，能够消化吗？

 

Lisa表示，他们产能的建设完全是根据需求来的。目前他们接到的合作，每个车企的一个产品大概3000台的示范运营，如果每辆车 60—80度电，其实就已经接近2GWh，所以在2022年的状况来讲，产能完全是被填满的。

“隔年再增加5G-7GWh，主要是因为，除了供应国内需求，我们还要供应欧洲、日本、美国储能市场的需求，例如，欧洲一个船厂就需要1.5Gwh的需求。” Lisa说。

也就是说，辉能在国内建设的产能要供应国内和国际，以及储能和动力电池不同市场。

就在8月份，辉能对外宣布已完成新加坡全资公司的设立，"PROLOGIUM INNOVATION PTE. LTD."将成为辉能在中国以外全球业务推广的主要根据地。同时，辉能计划以“新加坡运营总部”与“中国业务运营总部”的双轨模式经营，同步进行国内扎根运营与国际市场推展。

随着新能源汽车规模的不断扩大，车企对固态电池的期待也越发强烈。辉能的产品也从边缘化逐渐走向舞台中央，固态电池的风口已经形成。试验数据固然能说明产品的一些问题，但量产才是企业和产品的最终考验，我们期待着辉能的最终答卷。（完）

 

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