納力新材料夏建中:鋰電池能量密度、安全與成本平衡的破局者

時間:2023-12-29 17:27來源:36氪 作者:綜合報道
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12 月 26 日,36 氪 · 硬氪在深圳前海召開了硬科技黃金時代大會。大會邀請了硬科技大量一線投資機構(gòu)、科技公司、專家學(xué)者,共設(shè)立 14 個主題演講、2 個圓桌。主題涉及半導(dǎo)體投資、新材料投資、人民幣投資、專精特新成長等多個熱門賽道。
 
當日,納力新材料夏建中進行了《鋰電池能量密度、安全與成本平衡的破局者》的主題分享,以下為演講內(nèi)容,經(jīng)硬氪編輯:
 
集流體是指匯集電流的結(jié)構(gòu)或零件,在電池里面主要指的是銅箔和鋁箔,這是兩個非常傳統(tǒng)的材料。近些年來,經(jīng)過技術(shù)迭代,可以通過壓延或電解的方式使箔材的厚度變小。復(fù)合集流體是用高分子材料替代大部分的金屬,同時實現(xiàn)重量下降和成本降低。傳統(tǒng)的銅箔和鋁箔,除了收集電流以外,還是電池加工過程中非常重要的一個載體,把正極材料、石墨等粉體配成漿料涂在集流體上,然后將集流體和活性材料組成極片,這些級片與隔膜進行卷繞或疊片后就做成了電池。所以,集流體是電池組成中非常重要的一部分,成本占比也不小,但是在過去的幾十年,并沒有一個突破性的技術(shù)。
 
首先介紹一下我們的創(chuàng)始人李學(xué)法博士,他是康乃爾大學(xué)的博士,在美國阿貢國家實驗室做過五年的研究,2007 年到美國 Celgard 公司做研發(fā)總監(jiān)。后來,在國內(nèi)大規(guī)模落地濕法隔膜的前期,他加盟了上海 N 公司,擔任 CTO。2018 年,李博士自己出來在江蘇創(chuàng)業(yè),做了他在國內(nèi)的第一家隔膜企業(yè)。2022 年初,他看到了復(fù)合集流體的發(fā)展機會,主要是下游電池端的應(yīng)用需求,以及上游原材料和設(shè)備供應(yīng)商已經(jīng)具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的機會,所以他創(chuàng)立了第二家企業(yè)——納力新材料。
 
這是我們創(chuàng)業(yè)的團隊成員,我們有來自于新加坡國立大學(xué)和中國科學(xué)院大學(xué)的博士。我們成立的時間比較晚,但是發(fā)展得很快,目前已經(jīng)完成了 A+ 輪,陸續(xù)獲得了紅杉、中金和淡馬錫等知名機構(gòu)的投資,目前估值接近 35 億元。在成立不到 2 年的時間里,我們已經(jīng)建立了多個廠區(qū),也在江陰和美國設(shè)立了全資子公司。揚州是我們的總部,有兩個生產(chǎn)車間。此外,在自有的 360 畝土地里面,我們的二期工廠也開始動工,預(yù)計明年年初封頂。
 
我們從設(shè)立開始,就定位于全球化。雖然設(shè)立時間只有兩年,但我們很早就開始布局國際客戶。今年,我們注冊成立了美國子公司,未來將應(yīng)對于美國的 IRA 法案,以及公司 " 國內(nèi)做營收,國外做利潤 " 的戰(zhàn)略,直接在客戶所在地給客戶進行技術(shù)與產(chǎn)品服務(wù)。2022 年,我們實現(xiàn)了 " 當年簽約、當年開工、當年投產(chǎn) ",目前一期已全部投完,二期也已經(jīng)開始建設(shè)。
 
這是我們的股東情況,創(chuàng)始股東包括揚州市的地方國資,還有幾個管理層持股平臺。A 輪融資方有紅杉、中金等,A+ 輪有淡馬錫、洪泰基金等。
 
下面給大家介紹一下市場情況。
 
雖然說今年特別卷,新能源感覺去年還是 " 小甜甜 ",今年就變成了 " 牛夫人 ",不僅銷量沒有達到預(yù)期,而且大家都在卷成本,利潤下降得特別快。但是,剛才也有一些汽車行業(yè)的同仁講,新能源汽車的發(fā)展并不是因為整個汽車行業(yè)的發(fā)展,而是它替代了燃油汽車的產(chǎn)能。在新能源材料的賽道里面,復(fù)合集流體一定程度上也扮演了這樣的角色,是用來替代傳統(tǒng)的銅箔和鋁箔。
 
雖然現(xiàn)在整個新能源賽道的熱度有所下降,但我們是在細分方向上進行創(chuàng)新和替代。剛剛也講過,在電池里面,集流體的使用量和隔膜是 1:1 的對應(yīng)關(guān)系,所以我們可以簡單地拿隔膜的量來進行對照。今年,隔膜出貨量超過 100 億平方,如果按照噸來算,集流體的需求量是百億級別。此外,鋰電池今年的出貨量可能到 1T 瓦時,到 2030 年將達到 2T 瓦時。所以,雖然集流體是細分領(lǐng)域的單品,但它總體的市場規(guī)模很大,這是一個幾百億、甚至是接近千億的大賽道。
 
復(fù)合集流體解決了目前行業(yè)的 3 個痛點:
 
1、 熱失控問題。對于碰撞后著火,主要是因為在碰撞以后,電池發(fā)生機械濫用,電池原本的絕緣排列結(jié)構(gòu)發(fā)生破損,正負極材料或集流體之間直接發(fā)生短路,引發(fā)電池?zé)崾Э亍?/div>
 
2、 能量密度達到上限。大家一直在努力提升能量密度,目前,鐵鋰差不多已經(jīng)到極限,三元的能量密度越往上走就會不安全,因為乘用車的材料能量密度得保守一些。在電池里面,銅的重量占比較高,能達到 12%。我們的復(fù)合集流體用高分子膜替代了大部分的銅,可以實現(xiàn)銅箔減重 50%,對于電芯來說也有相當大的提升貢獻。另一方面,無論是銅箔還是鋁箔,都有一個極限,當把金屬厚度降到一定的程度時,強度就沒有辦法再支撐了。而復(fù)合集流體是把高分子膜的強度和金屬的導(dǎo)電性結(jié)合在一塊,相當于從兩個方向分別進行調(diào)控,所以可以進一步提高電池的能量密度。
 
3、 銅資源分布不均。中國的銅消耗量很大,進口占比為 80%,進口依存度很高。減少銅的使用量非常重要。
 
我們對銅箔和鋁箔有兩種不同的實現(xiàn)方式。對于銅箔,我們不用傳統(tǒng)的陰極輥電解制箔,而是采用 PVD 方式在 PET/PP 薄膜上預(yù)鍍多層金屬,然后電鍍增厚至目標值,形成多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。通過這樣的方式,我們可以實現(xiàn)銅箔減重 50%、能量密度提高 6%-8%、降低 66% 的銅使用量。對于鋁箔,我們采用 PVD 方式在 PET 薄膜上通過多次或單次真空沉積,實現(xiàn)多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。目前,傳統(tǒng)鋁箔是通過壓延實現(xiàn)的,壓延的極限是 13 微米,進一步再壓下去就無法實現(xiàn)目標良品率,會非常容易斷帶。通過材料的更迭,我們把極限厚度降到了 6 微米,面密度也下降到原來的 1/3,減少了 85% 的鋁使用量。
 
此外,我們的產(chǎn)品是高分子 - 金屬復(fù)合材料,在發(fā)生機械濫用的時候,材料不是從一個地方繃開,它表面的金屬會產(chǎn)生多點的應(yīng)力釋放,形成多點的裂紋斷路,阻止熱失控。這是我們和清華大學(xué)歐陽明高院士課題組合作的工作,左邊是傳統(tǒng)鋁箔,右邊是復(fù)合鋁箔,復(fù)合鋁箔可以實現(xiàn)針扎時的完全斷路,它沒有觸發(fā)熱失控。我們的材料用完以后,截面沒有受到熱的影響,界面也保持完整。
 
這是我們目前的四大產(chǎn)品,包括剛才介紹過的復(fù)合銅箔和復(fù)合鋁箔,作為一個新的材料,它導(dǎo)入到電池企業(yè)需要比較長的周期,從電池 A 樣、B 樣到量產(chǎn)。我們還有相對傳統(tǒng)的材料,是做電池箔材的表面涂碳,可以在復(fù)合銅箔和鋁箔上涂,也可以在傳統(tǒng)的銅箔和鋁箔上涂,這塊的導(dǎo)入進度會快一些,可以用來支撐公司早期的營收。
 
目前,我們有員工 300 多人,研發(fā)人員 80 多位,一期投入近 13 個億,建設(shè)了超過 50 條各類生產(chǎn)線,產(chǎn)能接近 5 億平方米,是目前復(fù)合集流體賽道規(guī)模最大的企業(yè)。
 
這是我們與競品的分析結(jié)果,主要體現(xiàn)在高分子和金屬的界面處理上,分析指標是粘結(jié)力。結(jié)果顯示,我們的材料界面可以在原子級別上融合到一塊。我們已經(jīng)給國內(nèi)外龍頭電池企業(yè)進行了送樣測試,目前綜合評價是最佳。
 
我們也通過了政府組織的新產(chǎn)品鑒定和汽車行業(yè)的 IATF 16949 認證。在專利布局方面,因為這是全新的材料,從原材料開始,到設(shè)備、工藝和下游應(yīng)用都是全新的。所以我們請了美國最頂尖的專利律師事務(wù)所給我們做專利布局,目前已累計提交了 600 多篇專利申請、155 篇 PCT,獲專利授權(quán) 130 多項。這是我們做國際化非常重要的一點,要有足夠多的高質(zhì)量專利來保駕護航。
 
這是我們二期的規(guī)劃圖,占地面積 360 畝,建筑面積約 30 萬平。我們計劃在 2026 年推動申報科創(chuàng)板。
 
這是我們目前全球布局的情況,今年在美國北卡的全資子公司已經(jīng)設(shè)立完成,開始做技術(shù)支持和商務(wù),等美國客戶的量產(chǎn)計劃下來以后,再快速推進美國生產(chǎn)基地的落地。
 
我的分享就到這里,謝謝大家!
 
(責(zé)任編輯:子蕊)
文章標簽: 鋰電池 納力新材料
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