如何看电池容量 107 Ah、能量密度为 417 Wh/kg 的混合锂金属电池

11 月 4 日，混合锂金属电池制造商 SES（前身为SolidEnergy Systems），举办了首届 SES Battery World 活动。

活动上，SES 发布了一款名为「 Apollo™ 」的锂金属电池，以及公布了工厂的建设计划。

这是一个比较有意思的活动，因为里面出现了两个陌生的名字：一个是 SES；另一个是锂金属电池。

下面我们就来解释一下。

介绍 SES 之前，我们要先介绍一下 Ta 的创始人兼 CEO 胡启朝博士，是不是一听到做电池的博士会觉得胡博士是一位年轻不小的长者，毕竟做电池开发的都是需要有着非常长的技术积累。

但并不完全是，因为胡博士是一位妥妥的 80 后，在 2019 年 4 月，我对胡博士有过一次专访，我第一次见到他时就觉得虽然他身体壮硕，但脸上的青年气让他看起来真不像是一个做电池开发的工程师。

胡启朝博士 2007 年毕业于麻省理工大学物理专业，2012 年毕业于哈佛是应用物理学的博士，在同年胡博士又回到麻省理工读博士后，也是在同年，胡博士在麻省理工度博士后期间创建 SES，之后在上海成立了 SES 麻省固能（上海）新能源科技有限公司。

SES 是一家综合性的锂金属电池制造商，在材料、电芯、模组、基于人工智能学习的电池安全算法和电池回收再利用方面拥有强大实力。SES 的前身为 SolidEnergy Systems，总部设在新加坡，并在波士顿、上海和首尔都有开展业务。

胡博士和宁德时代曾毓群博士一样，都是有技术背景的创始人，也都有在海外研发电池的经验，但不同的是，后入场的胡启朝并没有去做竞争已经白热化三元或者铁锂电池，他的选择是混合锂金属电池。

要说清楚这个概念，还是要先知道： 「锂电池」。

严格意义上说，锂电池分为两种： 锂金属电池和锂离子电池。 这是根据锂存在的形态来定义的，锂金属电池是用金属锂做电极，而锂离子电池则是以离子形态存在于电极。

锂金属电池通过金属锂的腐蚀或叫氧化来产生电能的，用完就废了，不能充电，因此也称一次电池。

锂离子电池则是利用锂离子的浓度差进行储能和放电，电池中不存在金属锂，因此也称锂二次电池。目前所应用于手机、相机、电动工具、电动汽车、储能、通信基站等可充锂电池，均为锂离子电池。

一般市场上大多数常用可见的锂电池均为锂离子电池，大家也习惯简称为锂电池，而这里我们所说的则是： 混合锂金属电池。

混合锂金属电池技术路线与现有的锂离子电池的不同，主要体现在两方面：，

电解层将氧化物固态电解质和高浓度电解液混合。

负极为锂金属。

从实验数据来看，混合锂金属电池和其他电池相比有几个优势：

与传统的锂离子电池相比，它采用了克容量大的锂金属负极以及较薄固态电解质层，可以大幅度提升能量密度；

与全固态锂电池相比，它更易成型，而且由于电解质层保留了一部分电解液，界面阻抗小，充电时间仍旧较快；

与钠离子电池相比，虽然能量密度高很多，但锂金属用量较大，如果未来锂资源不够，难以提供的话，恐怕得回收其负极锂金属。

简单理解就是，混合锂金属电池具备超过锂离子电池能量密度的优势，又有比固态电池更容易实现的工艺优势。

目前 SKI、松下都有在混合锂金属电池相关技术的布局，而 Tesla 研发团队 Jeff Dahn 最新专利，则是在石墨负极上循环锂金属以形成混合锂离子与锂金属电池。专利显示的技术优势是：

混合电池能量密度比传统锂离子电池高20%左右；

优化的电解质和压力可实现石墨上可逆锂电镀；

电池可在锂离子模式工作，具备周期锂金属循环。

基本原理就是， 用锂金属取代传统锂离子电池中的石墨负极可显著提高能量密度，其是通过在石墨上电镀锂金属来实现。 通过优化的双盐电解质实现了石墨上可逆的锂电镀。由于电池通常不能循环到其容量的 100%（约 80%），而混合电池可以在锂离子模式运行，在使用寿命的大部分时间里，使用周期充满全电荷的锂金属循环来延长容量，在使用寿命的大部分时间里几乎没有降解。

综上所述， 混合锂金属电池是在找目前锂离子电池和全固态电池之间的平衡，既解决性能和能量密度，又解决全固态的生产工艺和锂枝生长的问题。

SES 发布的就是混合锂金属电池名为： Apollo™ 锂金属电池。

先看一下参数：

电池容量高达107 Ah，重量仅0.982 Kg；

能量密度为417 Wh/kg、935 Wh/L；

在室温下进行 10 小时、3 小时和 1 小时放电测试，Apollo™  电池均展现出极高的容量和能量密度。

当然这并不是量产版的数据 ， 具体的性能还要在优化 。

而且从胡博士的展示来看，这一款电池是基于软包方案，并且电芯长度感觉超过了 0.5 米，这就带来了一个问题，这款电芯的生产工艺是卷绕还是叠片，从形态上判断大概率还是叠片，那按照市面上通用型的叠片机很难去生产这大的电芯，这么大的目前也只有比亚迪和蜂巢有这样的生产工艺。

因此，从目前披露的信息来看，如果这款电芯成功量产，可能会让 SES 直接进入全球一线电池厂商行列。

但我们知道想要量产一款高性能电池其实并不容易，强大的资金和车企的配合测试很重要，SES 并不是一家大公司，但 SES 绝对是一家不能小看的公司。

我们看两则信息：

2021年4月19日，SES获得1.39亿美元D轮融资，由通用汽车公司领投，祥峰投资、上汽、韩国SK集团、淡马锡公司、应用创投、天齐锂业等投资机构跟投。 SES 与通用汽车已达成战略合作，双方将在美国马萨诸塞州建立一条生产线，加速锂金属电池的商业化进程。

2 021   年   7   月， SES   宣布与艾芬豪资本收购公司（以下简称 ： 艾芬豪，纽交所代码：   IVAN）达成最终合并协议。 双方预计将在今年   12   月完成合并上市，合并后的公司将以   SES   的名义运营，并在纽约证券交易所上市，股票代码为：「 SES 」 。 本次合并上市， SES   预计将融资   4.9   亿美元，加上公司自有资金，交易结束时， SES   的现金预计将达约   6.8   亿美元，足以支撑公司未来两三年的运营发展。

PIPE 的主要投资者 包括：通用汽车 、现代汽车公司、吉利控股集团、起亚公司和上汽集团。

从上面我们可以看出一些比较有意思的信息，除了借壳去上市融钱支撑未来的研发和团队建设，在 4 月份的投资人名单，更让我们好奇。

我们可以看到 SES 的投资方包含了：通用，上汽这样的主机厂、SK 这样的化工巨头、还有淡马锡这样的商业运营者，对于一家创业公司来说这样的资方堪称全明星。

这就相当于 SES 出生就不用为饭碗发愁，只要能研发出好电池自然有通用、上汽这样的巨头车企买单，除了这些显性的优势，其中还有一个资方其实更加重要，那就是 天齐锂业。

上面我们说了混合锂金属电池的基本原理是，锂金属取代传统锂离子电池中的石墨负极，这就带来了一个劣势就是， 混合锂金属电池对锂金属的消耗量非常大，单位克重要远高于普通锂离子电池。

结果就是， 想要保证能大规模量产，电池厂商手里必须要有足够的锂，而市场上的锂材料太过集中，，都在几个巨头企业手里，典型的家里有矿的那种，这里面就包含天齐锂业。

看看天齐锂业的百科词条介绍：「天齐锂业是国内最大的锂电新能源核心材料供应商，国内锂行业中技术领先、综合竞争力较强的龙头企业，全球最大的矿石提锂生产商」。

简单理解就是， SES 不仅不用考虑前装，还不用考虑上游材料。

胡启朝博士表示，SES 正与通用汽车和现代汽车合作，计划明年推出车用级锂金属电池 A 样品，并在 2025 年正式开启锂金属电池的商业化量产。

这样的话，SES 就成了目前全球唯一一家与主流汽车制造商签订锂金属电池 A 样品联合开发协议的公司。

胡启朝博士也宣布，SES 正在建设上海超级工厂，计划于 2023 年竣工，总面积为 30,000 平方米，建成后的产能将达到 1 GWh，也会是全球产能最大的锂金属电池工厂。

当然即使有这么多优势资源的加持并不意味着 SES 就能高枕无忧，要知道他们面对的是松下、LG、三星 SDI、宁德时代、比亚迪等，还有一众相关的创业公司。

大公司的强大资金和研发能力会是最具杀伤力的武器，所以 SES 必须相比对手跑的快才行。彭博分析师 James Frith 表示： 「尽管 SES 距离商业化还有一段路要走，但这款锂金属电池比其他竞争对手的电池有着显著技术进步。」

Galyen Energy 公司所有者、宁德时代前首席技术官 Bob Galyen 表示：「目前在所有公开的新电池技术中，SES 是我所知的第一个开发出大型锂金属负极电池的公司。通过独特的高浓度电解液，SES 混合锂金属电池具有卓越的性能、循环寿命及安全性，并且可以适配现今成熟的锂离子电池制造工艺。」

写在最后

从产品发布到工程量产再到大规模量产，最后是量产装车，这对于 SES 来说会是一个巨大的挑战，不仅需要技术的底层支持，还需要巨大的资金和产业链的配合，SES 的开始落地，其实可以反应电池行业下个阶段技术的一个雏形。

要知道宁德时代、比亚迪这些国内的巨头都是从这样的小团队成长过来，从目前的市场来看，铁锂和三元电池依然会占据相当长一段时间的主流市场，虽然电池的研发是渐进式的，但电池的应用会是爆发式的，也就是说，随着混合锂金属电池逐步开始技术落地之后，应用就会很快。