近期,美国媒体MITTechnologyReview(《麻省理工科技评论》,以下简称《MIT科技评论》)评选出了2016年度全球最智能的50家公司。在这份榜单中,一些耳熟能详的大企业赫然在列,如亚马逊和Alphabet以及特斯拉。能源领域有6家公司入榜。由华人科学家蒋业明(Yet-MingChiang)创办的电池公司24M,在这份榜

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A123虽破产 华人科学家新创的电池公司依旧受追捧

2016-07-11 08:39 来源:能见Eknower 作者: 冰冰

近期,美国媒体MITTechnologyReview(《麻省理工科技评论》,以下简称《MIT科技评论》)评选出了2016年度全球“最智能”的50家公司。在这份榜单中,一些耳熟能详的大企业赫然在列,如亚马逊和Alphabet以及特斯拉。能源领域有6家公司入榜。

由华人科学家蒋业明(Yet-MingChiang)创办的电池公司24M,在这份榜单中排名第23,它以更低的成本生产出了更加高效的锂电池,降本幅度达到50%。

 

锂不贵,锂电池却很贵

Chiang是台湾籍美国人,曾就读于MIT,是2000-2010年全球顶尖一百材料学家名人堂上的科技名人,全球总排名第66位。他以创办锂电池企业A123而著名,该公司获得了2009年最大的IPO,尽管3年后公司宣告破产(点击阅读原文了解A123是怎样破产的),却丝毫没有影响他在业界的声望和地位。他在MIT的平台上与风投资本合作先后创办了4家公司,其中最近的一家就是24M。

锂电池本身轻、结构紧凑以及高效,是更受欢迎的储能技术。且锂本身并不贵,Chiang称,当今电池的高成本跟电池的设计与生产工艺有着更大的关系。有分析师称,锂电池组的成本大约是500美元/千瓦时,其中有150美元用在原材料上,另有200美元用在生产上。

和其他储能技术一样,锂电池的发展也面临着一个降本增效的瓶颈。增加锂电池的容量通常有两条路:一是增加电池芯的数量,二是增加能量密度。增加电池芯的话,镍和钴等金属消耗将同比例增加,边际成本很高。最初蒋业明提出的解决方案是“液流电池”,增加液流电池的容量只需连接更大的液体仓,成本很低。但要使得成本能和化石能源相竞争的话(汽油的单位成本仅为电池的四分之一),将需要一个巨大的液流仓,大概相当于一座核电厂那么大,除非是要为一座城市供能,否则根本“不可能”。

在一次对照实验之后,Chiang和同事发现静态电池(staticbattery)的电池容量在经历上万次充放电循环之后,依然能保持得十分稳定。于是他们开始认为静态电池可能才是正确的发展方向。

经过黑暗中不懈地摸索,他们最终纯手动打造出了一个生产平台,让电池的能量密度和生产速度都产生了质的变化。新的电池设计剔除了80%非活性、不蓄能的组件,电极厚度比普通锂电池增加了5倍,使得锂电池的能量密度大大增加。由于作为电池心脏的电极材料是处于液态和固态之间的,因此Chiang把他们的新型电池叫做“半固态”电池。

除此之外,新配方的电池也更加柔性,可弯曲、折叠,甚至穿透子弹电池也不会失效,使得锂电池更加安全和耐用。同时由于在新设计中去掉了有机溶剂(organicsolvents),电池也就更易于回收。

开建一个电池工厂不再需要1亿美金

新的电池设计,除了简化了锂电池内部的结构、提升了锂电池的性能,同时也改变了锂电池的生产工艺。

传统锂电池的制造还是沿用上个世纪90年代磁带生产线上的那一套设备和方法,二十多年都没有根本性的改观,很低效,与真正所需的电池制造相比,它需要更多的生产步骤,其中光是干燥就要花上至少22个小时。生产线还十分长,工厂往往需要一个飞机库那么大,开建一个传统电池工厂需要耗费超过1亿美金,前期投资十分庞大。XALT在美国密歇根州运作着一家最现代、高效的电池工厂,投资了3亿美元,这个工厂目前已经扩展到6个足球场的大小。特斯拉在内华达州更是花费了50亿美金来建造它的“超级电池工厂”。

这样的电池发明是要命的,即便本身是十分有技术优势的,谁又能迅速筹到1亿美金来把它造出来?

目前,24M开发出的新生产平台只有一个电冰箱的大小,工厂占地面积是以前的1/5,开建资本只要原来的1/10。小型工厂能够更加灵活地布点,快速响应客户的需求。同时它们的模块化生产方式,使得按比例精确复制和迅速扩大生产成为可能。

新的生产工艺下,组建一个电池芯的时间只要原来的1/5,再加上省去了干燥的过程,Chiang的目标是将整个电池制作过程控制在1小时内。

凭借其更加简单的设计和更加高效的制造过程,24M电池相比较标准的锂离子电池,成本减少了50%。Chiang预测,到2020年这个成本还将降到85美元/千瓦时,比同时期传统锂电池低30%(考虑传统锂电池成本的下降)。

24M的投资者包括查尔斯河风险投资公司(CharlesRiverVentures)、北桥创投公司(NorthBridgeVenturePartners)以及业内一大批战略合作伙伴,其中包括泰国国家石油公司PTT以及日本一家建造并拥有发电厂的制造公司IHI。美国能源部也为24M提供了450万美元的补助金。目前公司已经融到了5450万美元。

24M拥有占地32000平方英尺的试验场地,并用新的生产方式造了9000个电池,这些电池绝大部分正在合作的行业伙伴那里进行测试。

24M已经启动2000~3000万美元的第三轮融资,新的资金用于研发一种机器,能在2-10秒内产出一个电池芯,目前这个时间是两分半钟。这个机器不生产用于汽车的电池,而是用于为家庭和设施供电的固定电电池。这套机器定价大概在1100万美元左右,可以有效的吸引创业公司进入锂电池领域。他们还希望在2017年启动一家更高产量的工厂。

新的电池生产“套路”也许会改变美国的制造业

6月27日,由克莱姆斯、福特汽车以及通用汽车组成的美国先进电池联盟有限公司(USABC)宣布授予24M一项700万美元的竞标合同,这份合同由美国能源部出资50%。此举旨在利用24M突破性的电池单元设计和制造过程,来降低车用锂电池的成本,促进更大规模的汽车电气化,这也间接验证了24M电池大规模生产和商业化的潜力。

目前,24的电池主要应用在电网、电动汽车和用户定制三方面。电网领域侧重在提供多小时值班循环的电池单元,电动汽车领域则侧重提供高能量密度的电池单元。

24M关注的不仅仅是技术层面的电池迭代,更是整个电池生产方式的革新。一个更具成本效益的新的生产过程,如果能够成功推向市场,务必能催生一场电池制造业的革命。在制造业领域内,“套路”是有可能相通的。24M最初的生产过程是沿用磁带生产线那一套,曼彻斯特的太阳能板企业1366也称他们行业的标准生产过程让人联想到希腊人制造玻璃的过程。24M公司的新电池设计,可以对电池制造业做出扰乱和影响,重塑美国的制造业也不是没有可能。

美国经济政策研究所(EconomicPolicyInstitute)的数据显示,从1997年到2014年,美国本土流失了500万的制造业就业机会。这其中也包括锂电池制造业,尽管这项技术是美国发明的,但是它的商业化是在日本以及之后的韩国、中国开展的。随着制造业向发展中国家的转移,尽管美国不太可能将流失的就业机会重新拉回本土,但是一旦他们在关键领域占领了技术高地,手握“知识产权”的大旗,将会有很大的可能恢复其“制造强国”的地位。

延伸阅读:

1-5月全国锂离子电池产量排名前十:广东第一(图)

原标题:华人科学家创办的电池公司A123破产了 新创的电池公司依旧受追捧 凭什么?

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