发过Nature,哈佛博士毕业后开电池公司,将锂金属电池商业化!

发过Nature,哈佛博士毕业后开电池公司,将锂金属电池商业化!SolidEnergy Systems(SES)是开发和首次生产用于电动汽车(EV)和其他应用的高性能复合锂金属可充电电池的全球领导者,2021年11月3日,该公司首发了107 Ah锂金属电池,是目前世界上最大的电池,也是汽车行业的突破。这也是世界上第一个演示的100Ah以上的锂金属电池。电池参数为107 Ah,0.928 kg,417 Wh/kg,935 Wh/L
与现在通用的锂离子电池相比,混合锂金属电池最大的区别在负极材料上,搭载了混合锂金属电池的车辆续航可以提升60%以上,充电速度也有了大幅的提升,可以在12分钟内充电至80%,在成本方面,混合锂金属电池的综合生产成本也可以降低18%。
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▲世界上最大的锂金属电池
相信很多人看到这个新闻的时候和我一样,这是一家什么公司?竟然首发了100Ah级的锂金属电池,抢在国际上众多的国际巨头之前。
看了下面这些,你可能并不会感到意外了。
谈到SES,我们不得不提到这家公司的创始人——胡启朝

求学经历

发过Nature,哈佛博士毕业后开电池公司,将锂金属电池商业化!

胡启朝,1985年生,12岁时随父母去了美国。高中时期他就对物理非常感兴趣,2003年进入麻省理工学院(MIT),2007年从MIT毕业。在麻省理工、哈佛、斯坦福这样的高校,理工科学生普遍具有很强的创业精神。从学校、政府到企业,整个社会都在为学生创业提供积极支持。
胡启朝后来到哈佛大学应用物理系攻读博士学位,那时,开发清洁能源、解决环境问题正在成为全球潮流,研发太阳能电池、锂电池和电动汽车成了最热门的创业方向。于是,胡启朝将博士论文定为电动汽车锂离子电池研究
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“我首先加入了一位哈佛教授的研究组,他是一位杰出的年轻教授,但他过于学术化,对一些更有实际应用价值的技术研发和产业化不感兴趣。”由于目标不一致,胡启朝很快被这个组“炒”了。接下来,他在保留哈佛博士生身份的前提下回到了麻省理工,加入了另一个太阳能电池研究组。导师也和前一位教授有同样的问题,胡启朝这一次主动选择了离开。
“我参加了很多俱乐部活动,被创业成功的师兄们深深吸引和激励。”其中最激励他的是A123公司,2001年创立于麻省理工,不到10年便成为全球性的开发和生产锂离子电池和能量存储系统的公司。
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▲胡启朝的发表的论文
2009年,胡启朝加入了麻省理工著名教授唐纳德·萨多韦(Donald R. Sadoway)的研究组。“萨多韦不在乎发表文章和基础科研,更在乎做一些能影响世界的技术。”胡启朝说。萨多韦从上世纪90年代末一直在研究新一代电池材料的固态电解质,它比传统锂离子电池有更高的能量密度和更好的安全性能,但一直受到材料方面的限制,只能在高温下使用。胡启朝经过3年的努力,解决了电池室温下运行的问题,并保留了高能量密度和良好安全性能的优点。

创建公司

最终,胡启朝在2012年获哈佛大学应用物理系博士学位。也是在2012年,胡启朝正式创办了SES,他回忆说现在美国上市的三家动力电池企业几乎都是在2011年、2012年左右成立的,这跟当时的热潮分不开。2008年,美国能源部开始给一些新的能源技术投资,动力电池、太阳能电池、燃料电池等新型能源的企业都受到了投资。

像任何一家初创企业一样,SES也经历了自己的难题。
2012年,总部位于美国马萨诸塞州的锂电池制造商A123公司正式宣告破产,作为一家成立了12年的新能源电池标杆企业,它的落幕令整个业界为之一震,也导致资本市场对动力电池失去信心。对SES来说,最直接的影响就是融资变得困难了。几位联合创始人陆续离开,胡启朝坚持了下来。
胡启朝说,“投资商开始害怕电池公司。许多风投对我说:‘A123就是麻省理工出来的,它也破产了,我为什么要再投一家麻省理工的电池创业公司?’”几个月中,风投的拒信不停地来。“我非常失望,以为创业刚开始就结束了。”
胡启朝决定去夏威夷度假。学冲浪时,教练对他说:“冲小浪是看你在一切顺利时如何表现,冲大浪是看你在一切不顺利时如何表现”他对公司重新燃起了希望。
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2012年的冬天,胡启朝来到破产保护中的A123公司,结果发现那里有很多没事干的员工和没人用的设备。“我向他们介绍了我的新技术和想法,他们非常感兴趣,愿意帮助我,这至少比坐在办公室里看报纸有趣得多。”员工们教胡启朝使用设备,用他带去的新材料做电池样品。同时,胡启朝得到了麻省清洁能源部的一笔种子资金,“我主要用它买材料,剩下的填饱肚子”。

走出阴霾

当2013年的春天到来时,A123也正式从破产中走出,完成了重组,业务重新恢复。当时只有胡启朝一个人的SES和A123签了合同,把双方的合作正式化,并搬到了A123的办公室。之后,电池行业回暖,胡启朝也成功获得了A轮融资。

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“大多数电池创业公司需要半年到一年的时间来建立实验室、买设备。因为A123一切现成,我们节约了很多资金和时间。搬进A123一星期后我们就开始做实验。此外,A123有很多有经验的工程师,在他们的帮助下,我们少走了很多弯路。”
一年后,成果开始出现。2014年10月,SES对外宣布电池样品达到1337 Wh/L电芯能量密度,在电池行业,这是世界最高的能量密度。

方向转型

在创业之初,SES的研发方向也并不是现在的混合锂金属电池,而是固态锂金属电池。“当时固态电池非常火,大家都在做这方面的尝试,我的导师在1996年就开始做这方面的研究,我自己也在2007年开始投入这个领域。”

但一直到2015年,他发现固态电池还存在许多基础化学的问题难以解决。“1996年我导师开始做固态锂金属电池的时候,大家说还需要8年才能成功。2007年我开始做的时候,行业也说还需要8年才能成功。直到现在,还是普遍认为至少再需要8年。全固态的锂金属电池就是一个梦。”
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意识到这一问题,SES就迅速改变了路线,转向了混合锂金属电池
SES结合了成熟高效的锂离子电池生产工艺和锂金属电池的高能量密度,开发出混合锂金属电池。混合锂金属电池更容易量产,这种电池的能量密度和充电性能相比于现在的锂离子电池都有了大幅度的提升,而且在成本方面可以降低18%。

商业化进展

正如之前提到,SES已经发布了锂金属电池的产品,经过优化,可以上市。

目前,SES已经获得了通用和现代两大国际主流车厂的A样品联合开发协议,预计将会在2025年实现量产装车。
胡启朝认为,全固态锂金属电池的技术路径可能永远都难以实现,但是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。从长远来看,电池的终端应该是锂金属电池。
更重要的是,生产混合锂金属电池不需要从头新建供应链,完全可以采用现在的产业链体系。也就是说,混合锂金属电池仅仅通过负极材料的更改就能全面提升锂电池的性能。
一旦成功量产,混合锂金属电池或许会搅动现在的动力电池行业。
正因为如此,SES也已经获得了多个车企和电池企业的重视,投资者的名单中不乏通用、现代、SK、上汽、吉利等大公司的身影。
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目前SES在美国和中国两地建有电池生产工厂,并在(美国)波士顿、(中国)上海和(韩国)首尔都有开展业务。SES正在建造世界上最大的锂金属电池生产场地——“上海Giga”,这是一家正在中国上海建造的300,000平方英尺的新设施,每年能够生产1 GWh的锂金属电池,计划于2023年完工。
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▲SES上海工厂
“这个行业不需要另一个电池突破。这个世界需要的是一个人,他能在电池上取得突破,并让它真正地、实际地、完全地工作,然后把它扩大到数十万甚至数百万辆汽车上。这就是我们在这里要做的。”胡博士说。

尾声

搞科研的人,目标是“顶天立地”,既能上“书架”,也能上“货架”,但是这一过程并不是一帆风顺的。胡启朝博士这创业的曲折,也在告诉我们,从学术知识走到实际应用的不易,这其中的艰辛,也许只有他自己才知道。但是找准赛道,瞄准应用,还是有希望将你现在的研究的东西变成现实的产品。

一起努力!

参考链接

1. http://mkrjt.com/article/2271.html

2. https://new.qq.com/omn/20210723/20210723A07UBT00.html
3. https://mp.weixin.qq.com/s/4LAdwhUgpaFhRP1a0_Tp-A
4. https://zhuanlan.zhihu.com/p/415508012
5. http://www.itdcw.com/news/focus/0HQ221012021.html

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