輝能:固態電池不是你想的那樣

輝能MAB電池包

「固態電池在整體高能量情況下，安全性還是有疑慮的。」輝能科技創始人、CEO楊思枏在接受《電動汽車觀察家》專訪時表示。

隨著新能源汽車產業的不斷擴大，電動汽車起火事件也越來越多。據不完全統計，2020年內已發生超過50起新能源車型的起火事件。

頻繁的起火事件，增加了消費者對新能源汽車的疑慮，甚至會威脅產業的可持續發展。

由此，業內對以安全著稱的固態電池給予厚望。

就在此時，輝能科技——聲稱是全球首家成功實現固態鋰電池商業化量產企業，其創始人說出固態電池沒那麼安全的話，這是要自砸飯碗嗎？

當然不是，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電池企業區分開來——對於固態電池的安全問題，不能單靠本徵特性，還要有主動防護。

輝能科技創始人、CEO楊思枏

此外，對於固態電池，輝能同樣還自揭其他短處：導電率低、能量密度低、成本高、充放電倍率低等等……

對於這些短板，有十幾年積累的輝能，既有深刻認識，也有解決方案。

正是這些積累，也使得輝能從穿戴設備電池供應商走到了動力電池供應商，並且領先了豐田等諸多強手，更早實現固態電池的產業化。

我們就來全方位了解下輝能科技及楊思枏。

1

穿戴設備電池起家

作為臺灣大學化工/材料所碩士，楊思枏在化工、材料領域頗有研究。

早在輝能成立之前，楊思枏就確立了將固態電池產業化的目標。

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

當時的固態電池，成本高、內阻值高、能量密度低、充放電能力低，除了安全性比液態電池高一些以外，幾乎一無是處。

此時的固態電池，應用在什麼領域合適呢？

對安全性要求最高的產品，用在人身上，例如可穿戴設備。

可穿戴設備電池成為輝能最早打算切入的領域，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電池還是在乾燥室裡的手套箱中做，我們那個時候連乾燥室都蓋不起。」

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人士的一次會面有關。該人士在了解了輝能的產品和技術後，建議他們應該先切入動力電池領域，因為動力電池對安全性的要求比一般IT產業高很多，當規模做大，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，成為他進軍動力電池領域的一大動因。同時，楊思枏希望進一步改進固態電池性能，於是摻入一定比例的膠狀物質。此時的固態電池更準確的說法應該是固液混合電池，或是準固態電池。

剛進入動力電池領域時，輝能的發展並不順利。

楊思枏回憶說，「我們剛進入市場時，常常碰到車企告訴我們，電池安全性並不重要，別人的車會燒，我們的也會燒，就這樣就好了。」

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。

目前已經公開與輝能有合作的企業有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家造車新勢力企業的合作，都是在2019年公布。

2019年4月，天際汽車與輝能科技進行了合作籤約，雙方將聯合進行固態電池商業化合作；8月22日，蔚來汽車與輝能在臺灣籤署合作協議，雙方以打造輝能MAB固態電池包的樣車為目標；同年9月，愛馳汽車與輝能籤署協議，聯合開發及優化輝能的MAB固態電池包與模塊技術。

此外，還有沒有公開報導的一汽集團。

2

錢從哪裡來？

提起一汽集團，能與輝能直接聯繫上的，是一汽產業基金參與的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，這是由於與一汽有合作，對產品認可後，再由他們內部轉介紹而達成的投資關係。

資料來源：企查查

提到融資，楊思枏對每個投資方的進入都印象深刻。

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。「因為選擇英特爾資本的話，我們可能大概就被限制在IT產業，很可能沒有機會走到電動汽車這一領域了。」

在2016年前後，輝能再次出現資金需求，差一點賣身日本TDK。「因為我們的股東開了一個高的價格，所以就打消他們的意願。」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於國內，就是為了要能夠開發動力電池。

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

而最新的一筆融資還在洽談中。據楊思枏透露，這筆融資金額可能在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。

他們發展的資金主要靠融資獲取。

3

三核心技術，為安全保駕護航

能夠獲得那麼多輪融資，應該不只是故事講得好那麼簡單。

輝能到底有什麼核心技術？

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

資料來源：輝能科技ppt

（1）LCB——非固態電解質在電芯體積佔比僅為10%

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

輝能行銷部經理Lisa表示，目前輝能電芯中含有膠狀物質在電芯中的體積佔比小於10%，重量佔比小於4%。

考慮到固態電池內阻仍然較大，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中的液態部分含量有所不同。

例如，有的廠家只在正極和電解液中間的那層被動膜上塗有固態電解質，而且固態電解質的比例在整個電芯裡面大概只有10%。

也就是說，雖然都用流體過渡，但輝能的電解質已經做到了超九成固態，而有的企業只有一成固態。

後續，輝能從90%的準固態到100%的全固態鋰金屬電池較容易、也並不遙遠。

Lisa表示，輝能的鋰金屬固態電池的原型電池已經製造出來，其質量能量密度已經達到383Wh/kg，體積能量密度為1025Wh/L，循環可以做到500次。「我們的固態電池已經克服掉鋰枝晶和鋰苔的問題，負極完全採用鋰金屬。」

輝能方面認為，其產業化速度領先於世界其他固態電池企業。領先豐田至少4年，領先其他企業6-7年。

資料來源：輝能科技ppt

按照計劃，今年底，輝能科技就應該完成1GWh生產線的建設，但是由於疫情原因推遲到明年6月。

輝能認為，他們全固態電池的產業化也不成問題。「在製備、制線上和工藝上，從準固態到全固態，我們大概只有15%的微調，就可以做到。」

關於全固態鋰金屬電池量產計劃，Lisa表示，輝能是預定在2023年進行試產，2024年量產。

僅有一步之遙，為何還要等？

她們回應說，因為固態電池的正負極材料產業鏈並不成熟。

例如鋰電池的理想負極材料——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，甚至品質也不好。所以對固態電池來說，它面臨的一個很大的問題是這個材料的供應鏈不成熟。正極材料也類似。

當然，到時生產出的輝能全固態電池也會先在IT產業試用，一段時間後，才會用在動力電池領域。

（2）MAB——CTP+雙極電芯技術

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

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

輝能給出的數據顯示，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年推出的電池包將採用氣冷系統，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，輝能採用的是雙極電芯技術，即通過電芯內部直接串聯，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作為一個節點，是因為目前基於液態鋰離子電池的液態電解質無法承受4.4V以上的電壓，一旦超過，電解液會崩解導致正負極短路。

內部串聯與目前常用的外部串聯相比，最大特點是內阻會降低；產熱少。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於0，電流0移動距離，電阻自然非常小。當電阻很小的時候不會有什麼產熱，而且散熱也很快，導致電池溫差很小，產熱小、散熱快，冷卻系統可以降至最簡。

輝能最終版本採用氣冷的MAB是採用自然進氣和空調氣體來調溫。具體還是用數據說明，根據輝能的數據顯示，經「氣冷模式溫度仿真分析測試」的實驗，輝能固態MAB採用氣冷後，其操作溫度範圍是15℃-40℃。即使環溫超過40℃，MAB電芯最高溫還是低於60℃；對此相對的是一般鋰電池，環溫超過20℃，電芯溫度就會升到60℃以上。

資料來源：輝能科技ppt

輝能目前供應消費類產品的電池，可以做到2C的快充快放；動力電池產品引入矽負極後，目前可以做到5C（12分鐘）的快充快放。

Lisa表示，除了技術層面的優勢，輝能產品也具備成本優勢。

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Lisa展示的測算結果，當產能在1GWh時，輝能的固態電芯成本液態電芯的1.6倍，可當輝能產能擴張到20GWh時，其電芯成本降到液態電池的1.1倍；而整個電池包的成本，反而低於液態電池，只有液態電池的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。

當然，電池產能也不能無限擴張，當產能擴張至30Gwh時，邊際效益降為接近0，也就是說，後續只能依靠技術來降低產品成本。

（3）ASM——鈍化化學反應，終止正負極產熱

如果說液態電池轉變為固態電池，屬於電池本身被動安全機制的話，輝能推出的ASM（Active safety mechanism）就是主動安全機制。

也就是本文開頭提到的主動安全。

據楊思枏介紹，ASM系統是他們最新的成果，7月份差不多才完成，目前已經申請6項專利，預計全球布局70-80篇專利，形成一套完整的專利體系。

他們的主動安全機制就是主動自我阻斷高溫產熱及釋放，鈍化正負極間的化學反應。

資料來源：輝能科技ppt

他們的主動安全機制，就是切斷第三階段電解質與負極發生反應。用楊思枏的話說，他們採用的方式是把正極和負極直接『殺掉』。也就是在到達一定溫度，電芯內部會產生另外一個反應，直接把正負極破壞。「產生的熱能會被這個反應給吸收掉，全部都鈍化了。」

資料來源：輝能科技ppt

根據輝能方面給出的測試結果看，導入ASM後，電池的溫升沒有出現峰值，而且後期溫升趨於平緩。說明有效阻斷了電池的熱累積。

4

國內建產能，同時供貨海外

既然技術和客戶都已經具備，產能方面，輝能又有怎樣的規劃？

楊思枏向《電動汽車觀察家》透露，他們現在在產能已經不夠了，他們新的產線預計在2021年到2022年在國內落地，到時臺灣的工廠就不做量產，直接到國內去生產。

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。該項目總投資380億元，內容包括建設2GWh、5GWh固態鋰陶瓷電池芯產業化項目，並將考慮與車企合資建置產線等。

這麼大的產能，能夠消化嗎？

Lisa表示，他們產能的建設完全是根據需求來的。目前他們接到的合作，每個車企的一個產品大概3000臺的示範運營，如果每輛車 60—80度電，其實就已經接近2GWh，所以在2022年的狀況來講，產能完全是被填滿的。

「隔年再增加5G-7GWh，主要是因為，除了供應國內需求，我們還要供應歐洲、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，輝能在國內建設的產能要供應國內和國際，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立，"PROLOGIUM INNOVATION PTE. LTD."將成為輝能在中國以外全球業務推廣的主要根據地。同時，輝能計劃以「新加坡運營總部」與「中國業務運營總部」的雙軌模式經營，同步進行國內紮根運營與國際市場推展。

隨著新能源汽車規模的不斷擴大，車企對固態電池的期待也越發強烈。輝能的產品也從邊緣化逐漸走向舞臺中央，固態電池的風口已經形成。試驗數據固然能說明產品的一些問題，但量產才是企業和產品的最終考驗，我們期待著輝能的最終答卷。（完）

來源：第一電動網

作者：電動汽車觀察家

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