要想将动力电池能量密度提升一个量级，锂金属电池就是必然要攻克下的一个关键“山头”。
2020年，时值锂离子电池产业化第30个年头，从年初开始，一系列新技术层出不穷：无钴电池、四元电池、 CTP电池、刀片电池……

新技术百舸争流，一方面映射出产业正步入技术拐点，另一方面则暗含潜台词：市场需求倒逼下，锂离子电池性能的进一步提升迫在眉睫。

“面向2025年之后的电动汽车动力电池选择，要实现400wh/kg以上的能量密度，就必须考虑以金属锂为负极的锂金属Li-metal电池。”

35岁的80后胡启朝向高工锂电这样表示，作为全球电池科技公司麻省固能（SolidEnergy Systems 简称“SES”）的创始人兼CEO，眼下，他正用全部热情和精力投入到锂金属电池的产业化中。

胡启朝的热情所在也是整个行业的寄望方向，作为下一代动力电池的共识，所有关于固态锂金属电池的风吹草动，全球产业界都高度关注。

背后原因在于，整个行业都清楚一个现实：按照现有的三元和石墨作为正负极活性材料所组成的液态锂离子动力电池，重量能量密度极限约为280Wh/kg左右。即便引入硅基合金替代纯石墨作为负极材料后，能量密度的上限也只能达到300-350Wh/kg。

而将锂金属作为负极，该材料的容量为3860 mAh/g，约为石墨的10倍，与现有正极体系搭配，电池能量密度可以轻松达到400wh/kg以上，并且有望超过500wh/kg，同时，由于其本身就是锂源，正极材料选择面宽，还能组成能量密度更高的锂硫和锂空电池。

要想将动力电池能量密度提升一个量级，锂金属电池就是必然要攻克下的一个关键“山头”。

让胡启朝兴奋的是，随着2025年的临近，这场攻坚战正在越来越靠近，而他和他带领的SES，在成立8年后，将挑起“先锋队”的角色，迎接新一代电池革命的到来。

2012年，胡启朝在麻省理工博士后期间就创建了SES。至今从全球最大企业和财务投资商融资近1亿美金，在他领导下，SES成为世界第一个证明实用性锂金属可以达到480Wh/kg和1000Wh/L并得到第三方验证的企业。

过去几年，SES也已经将锂金属电池逐步导入到无人机、卫星、航空、军用等领域，得到成熟的验证和应用，下一步，其正在为电动汽车和电动飞行汽车的导入做准备。

下一代动力电池全球共识

事实上，胡启朝紧盯的电池技术，也是全球车企和头部动力电池发力的方向。

瞄准于此，国际车企已经开始在紧锣密鼓的布局，大众、特斯拉、丰田、通用、现代等都开始投入财力、物力、人力进行固态锂金属电池的研发和储备。

与此同时，包括CATL、三星SDI、SKI等头部电池企业也都加快投入力度，希望找到产业化突破口。

在传统燃油车领域，核心部件发动机已被各大车企牢牢掌握。但转入电动汽车后，作为三电核心的动力电池，目前仅有少数车企掌握，大部分动力电池的关键技术都还被电池厂商掌控。

这意味着，车企如果要控制主动权和话语权，就必须要在2025年前改变现有状态。正因为如此，很多车企打算投资和收购新的未来电池技术，以此来改变被电池厂商掌控的格局。

在固态锂金属电池的卡位战中，车企动作明显更为积极，这背后的最主要驱动因素可能在于，曾经在锂电动力电池启动时错失主动权后，车企想在固态锂金属电池时代扳回一局。
主流车企的基本共识是，目前是用石墨为负极的Gen200锂离子电池，2020年开始用300-350wh/kg硅石墨混合的Gen300锂离子电池，2025开始逐渐引进400wh/kg以上Gen400锂金属电池。

胡启朝认为，要想在2025年“上车”，意味着要从现在（2020年）开始，启动前期的产业化规划，同时，在商业模式上，2025年后的动力电池配套，车企将更加深度的参与其中，以控股或者合资的方式来进行生产开发，这也是车企目前加大在固态锂金属电池领域提前卡位的原因所在。

高工锂电获悉，早在几年前，SES就已经成为全球产业界关注的“明星”，其不仅获得了包括通用、上汽在内的车企投资，还得到了SK、天齐锂业等企业的的资本青睐。

“包抄”锂金属电池

尽管对于下一代动力电池形成了共识，但如何从目前的液态锂离子电池过渡到固态金属电池，目前业内存在不同的路径。

一种路径是从液态锂离子电池到固态锂离子电池，再进一步到固态锂金属电池，目前以QuantumScape、辉能等为代表，另一种是从液态锂离子电池到高浓度锂金属电池，再进一步到固态锂金属电池，以SES为代表。

第一种方式中的固态锂离子电池，只是解决了安全，无法突破能量密度瓶颈，第二种方式，能打破能量密度桎梏，但如何克服锂枝晶带来的安全问题是最大的难点。

“以高浓度锂金属电池作为切入口，虽然难度巨大，但能解决能量密度的核心问题。”

胡启朝向高工锂电表示，作为最早瞄准固态金属电池的科技企业，SES就一直致力于锂金属电池的开发和产业化。不仅解决了技术上的核心瓶颈，同时也已经做好了规模化量产前的准备。

目前，SES已经在波士顿建立锂金属电池研发中试线，在上海嘉定建立了世界第一个锂金属电池生产展示中心。眼下，胡启朝正在筹备的是，基于SES已经成熟的技术和工艺，通过规模化生产来备战2025年的“装车”。

打破产业化桎梏

事实上，锂金属电池的研究最早可追溯到上世纪60年代，但金属锂负极在液态电池中存在一系列技术问题，尤其是金属锂的不均匀沉积和溶解导致锂枝晶和孔洞的不均匀形成，从而引发安全问题。

针对上述行业难题，SES建立了一整套的解决方式，包括锂金属负极材料、高浓度锂盐电解质材料。同时，SES通过硬件（材料和电芯设计）和软件（锂金属电池管理系统）的结合，极大程度降低了锂枝晶导致的安全问题。

胡启朝介绍，材料方面，SES拥有LiFSI盐和高浓度电解液在设计，生产和提纯的全球专利，特别是美国和欧洲市场。

在锂金属电芯和模组设计，生产和测试方面，SES有全球最大的锂金属电芯和模组生产线和数据库，并用其来训练建立人工智能安全预测电池管理系统，提高锂金属电池的安全和可预测性。

除了安全，SES还实现了锂金属电池的循环和快充问题，其400wh/kg、1000wh/L以上的锂金属电芯能够通过针刺，高温等安全测试，循环500次以上，并达到12分钟10%到80%的快充（有第三方测试证明，并非小的研发电芯通过模拟算出来的能量密度）。

在产业化的实现上，结合隔膜，正极，锂金属和、高浓度锂盐电解质材料结合，SES形成了相对成熟的工艺，可以达到产业化的级别。

为了应对未来全球化的布局，SES在相关材料技术及制备上已经完成了全球专利布局，其中电解液配方及其锂盐制备技术在欧美区域取得了制备合成到应用等系列专利。

在产业化过去几年，SES锂金属电芯和模组已经在无人机、卫星等领域成熟应用，接下来，结合车企在固态锂金属电池的应用节奏，胡启朝开始考虑进一步在电动汽车和电动飞行汽车上的配套。

按照规划，SES预计2022年A样（100Ah以上），2023年B样，到2025年能实现量产SOP。最新的进展是，已经在和几家国际车企确定共同开发协议。

胡启朝的思路是，SES一方面要建立一套包括材料、电芯、模组及pack、BMS、回收在内的完整的生态系统。另一方面寻求全球合作伙伴，共同建立GWh级工厂，通过规模化生产来降低成本，以此推动锂金属电池的产业化应用。

“电池技术的革命并非只是单纯的技术层面的演变，还将会对于现有的产业格局和行业形态发生颠覆。”胡启朝的判断是，前瞻性的卡位对于将来的话语权的掌握和产业链角色定位将起到至关重要的作用。

对于车企及全球头部动力电池企业而言，必须要在下一代电池及材料领域做好卡位，而对于像SES这样的新兴科技企业而言，则要依托自身的技术储备，并找到战略合作伙伴，踩准市场化节拍，推动新技术和产品的产业化落地。

与电子领域摩尔定律的周期在18个月所不同，电池领域的变革周期长达30年左右。

过去150年里，电池领域出现过五次核心技术革命，第一次是1870年铅酸电池，第二次是1900年镍铬电池，第三次是1930年碱性电池，第四次是1960年镍氢电池，第五次是1990年锂离子电池。

“2020年，是锂离子电池产业化第30个年头，也意味着电池技术即将进入一个新的变革周期，下一代动力电池的争夺赛枪声已经打响。”

站在新一轮产业周期开启的时间点，胡启朝和他的SES充满信心。


原标题： “卡位”锂金属电池