全固態電池領域，小公司的加速度——「恩力動力」

在其他行業，十年可能已經夠好幾家公司上市了，但在電池行業，尤其在一個創新電池領域，並非易事。

2022年是戴翔帶着恩力動力在電池道路上的第十年。

隨着電動汽車等行業的發展，市場對電池能量密度的需求愈來愈高，當前人們所使用的鋰離子電池材料的電芯能量密度已接近其最高水平，約350Wh/kg ，依靠現有動力電池體系，2025 年後電池能量密度將難以達到國家500Wh/kg 的要求。

鋰離子電池的弊病已困擾市場多年。由於鋰離子電池採用的是液態電解質，低温環境下電解質的流動性變差，放電和充電的過程都無法順利進行。當鋰離子電池內部的温度異常升高時，PE隔膜還會熔化形成隔膜阻斷，鋰離子集中穿過形成大電流，導致正負極短路併發生起火、爆炸等危險。

固態電池能從根本上解決這幾大問題，被認為是最具前景的新一代動力鋰電。

首先，在能量密度上，固態電池單體的能量密度預計最高能達到 600Wh/kg以上，約為鋰離子電池的2-3倍。其次，在安全性能上，固態電池的許多無機固體電解質材料不可燃，雖然聚合物固體電解質存在一定的可燃風險，但仍好於電解液。

固態電池的電化學穩定窗口能達到 5V 以上，能夠匹配高性能的電極材料，可以使用超高鎳三元材料、搭載 LCO及富鋰材料，還能兼容金屬鋰負極。

博士期間，戴翔在美國德克薩斯大學奧斯汀分校師從鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰正極材料的發明人、2019年諾貝爾獎得主、“鋰離子電池之父”John.Goodenough。

畢業後戴翔在半導體、新能源材料、器件、結構、工藝、性能表徵、封裝與集成等方面從事研究開發工作20餘年，曾在美國惠普公司和美國太陽能公司（Evergreen Solar）擔任技術高管。

在此期間，戴翔遇到了本碩時期的老友車勇。彼時，戴翔在清華讀固體物理學，車勇在北航的材料系。同在電池領域深耕多年，再會時，一拍即合，創立了恩力動力。

聯合創始人兼CTO車勇在東京工業大學電化學專業攻讀博士學位，同時與LGPS型（室温下離子電導率>10-2S/cm）硫化物固態電解質的發明人、世界領先的全固態電池科學家菅野了次結下了深厚的師生情誼。獲得博士學位後，車勇先後在日本旭硝子、豐田集團北美研究院等工作15年，分別擔任電池研發帶頭人、資深經理。

“做一款電池已經是一件很難的事情，把它產業化是一件更難的事情。”戴翔對創業邦説道。

從液態電池到全固態電池的道路上，擺着材料、界面、工藝、成本四座大山，座座都讓無數專家赴湯蹈火。

業內一般認為從液態電池到全固態電池需要經過固液混合電池，即半固態電池的過渡階段。恩力動力同領域內的大多數公司一樣，先研發固液混合電池，再攻克全固態電池。

截至2021年底，恩力動力研發的第一代產品——固液混合電池的中試已基本完成。這款固液混合電池的負極採用了鋰合金，可以有效提升電池的能量密度，鋰合金負極也被認為是鋰電池的下一代技術。

但鋰合金在充電時容易析出鋰枝晶破壞電池結構，為了抑制鋰枝晶產生的安全風險，恩力動力採用獨特的隔膜技術將負極包覆起來。該產品目前已通過軟銀（Softbank Next-Generation Battery Lab）在內的中、日多家第三方機構的測試，實測重量能量密度達520wh/kg，實測體積能量密度達1100wh/L，且在循環100圈後，電池仍然能夠保持89%的容量。

這是繼2021年3月15日恩力動力與Softbank Corp聯合發佈了能量密度為450Wh/kg的鋰金屬電池後取得的又一重大突破。該款電池的樣品及電池規格已於2021年9月29日至10月1日的東京國際二次電池展（BatteryJapan）上首次亮相。

恩力動力採用了自主研發的鋰金屬電極界面控制技術，以及獨特的電解質技術，在兼顧電池循環穩定性的前提下，進一步減少了電池中非活性材料的佔比，從而實現了電池能量密度的大幅提升。

恩力動力的這款固液混合電池與市面上智能手機普遍使用的鋰離子電池容量大致相當，但能量密度提升了一倍，在同等重量情況下，單次充電後手機的使用時間可大幅延長。目前，這款電池已經應用在了高端飛行器、潛水器、無人機等設備上，並與軟銀展開了合作。

ENPOWER無人機電池模組系列產品

在向全固態電池邁進的起步階段，恩力動力就抓住了兩個發展要點，一個是要國際化，各種全固態電池標準要與國際對接，一個是要差異化，跟領域內的大廠拉開差距。

這種電池的應用領域也順應了恩力動力的發展要點之一——差異化，恩力動力創始人兼CEO戴翔告訴創業邦，“產業化的路徑我們也要差異化。我們會率先把我們的產品應用到市場，雖然量不如車用大，但它會驗證我們的產品，迭代速度會變得更快，這就是為什麼我們前期跟軟銀合作而不是跟車企合作。但後續車用的佈局，我們也在洽談中。”

2022年，恩力動力還將致力於試製單體電芯容量10Ah（10000mAh）以上的軟包電池。在電池內部材料不變的情況下，進一步提升恩力電池的能量密度，至540Wh/kg以上。恩力動力正在與產業戰略伙伴持續推進產業化落地，致力於早日實現超高比能鋰金屬電池的產業化及商業化。

全固態鋰電池是恩力動力的第二代產品，計劃在2025年“上車”使用。

2017年10月，恩力動力與John.Goodenough合作開發基於鋰金屬負極的全固態電池，期間共同發明了一種新型固態電解質隔膜材料，併合作申請了美國專利，此外，恩力動力還與John.Goodenough合作開發了多種鋰金屬負極界面保護技術。對於第二代電池，恩力未來會選擇與多家主機廠合作，給這些主機廠提供標準化的電池。

ENPOWER全固態鋰電池

電池是各種材料組合起來的一個系統，固態電池和液態電池的正負極材料大都相同，正極材料為鈷酸鋰、錳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰，負極材料基本使用的是石墨。

但兩者的電解質不同，液態電池使用的主要是液態電解質，固態電池則是固體電解質。固態電解質材料如果想取代現在電解液電池，離子電導率就必須比電解液高，目前，在固態電解質材料方向上，主要有三種技術路徑：氧化物、聚合物、硫化物。

戴翔博士認為，氧化物路徑真正起的作用第一是安全性上的，第二是能夠快速產業化，氧化物路徑就是在現有的鋰電池工藝配方、材料配方的基礎上做一些改變，雖改善了電池的安全性，但犧牲了一些其他性能，因為氧化物固態電解質的離子電導率不夠高，此外，由於氧化物中需要一些稀土金屬，成本隨之變高。選擇從氧化物的路徑去做固液混合電池，最終真的走到研發全固態電池時，可能還是需要回頭研發硫化物。

所以在全固態電池的研發上，一開始，恩力動力就選擇了電導率最高，也是難度最大的硫化物固態電解質，離子電導率相比氧化物高兩個數量級。

2018年6月，恩力動力開始與菅野了次教授合作，開發硫化物固態電解質材料，併合作研發使用硫化物固態電解質材料的全固態電池，2021年6月，菅野了次教授已與恩力動力將合作續簽了3年，新合同是基於硫化物固態電解質材料與鋰金屬負極材料的全固態電池。

目前，恩力動力已經掌握了低成本的硫化物電解質製備技術。但仍存在界面阻抗問題，在軟包電芯中會對離子的傳導產生負面影響。在這方面，恩力動力表示，由CTO車勇博士牽頭，日本研發團隊已經攻克了固態電池界面傳導問題，恩力生產的電池能夠在-40℃~100℃之間達到1000次循環。

ENPOWER硫化物固態電解質粉末

對於恩力動力的第三代產品，也已經規劃好，將是無鈷無鋰的固態電池。

在解決了材料、界面的問題後，就要面對電池製作工藝問題，電池的循環穩定性、性能是否能夠隨着電池體積的增大而保持穩定，是恩力目前在重點突破的問題。

在成本問題上，恩力電池的成本結構中，正極佔比40%，固態電解質佔比20%，其餘是摻雜的其他材料。在保留了乾燥的生產環境下，省略了液態電池中注液、浸潤、化成等較長的工藝時間，縮短了生產週期，降低了生產成本。

此外，固態電池由於沒有電解液，不會存在液態電解質難分離的情況，所以回收起來更加方便，且恩力動力引入的負極鋰金屬比現在使用的石墨負極更有回收價值。從克容量上看，固態還有着比液態更省輔材的特點。

截至2021年底，恩力動力的A輪融資結束後，團隊逐步從清華大學（固安）中試孵化基地遷至大興的新廠做量產準備，成員數量已達到50人。

能夠拿到John.Goodenough和菅野了次的長期合作，在戴翔看來，主要是因為兩位電池領域的大家都看到了恩力動力方向的可行性，以及在實踐中的加速度。

恩力動力第一款採用了鋰金屬負極的固液混合電池，無論在技術上還是在產業化上，目前在全世界都是最前沿的。第二款硫化物的全固態電池，在國內是比較領先的，在日本和美國有豐田和Solid Power等企業也在走這條技術路徑。

最後，戴翔表示，“第一步邁出去了，採用鋰金屬負極的這款產品產品化、商業化了，所以理想還是要有的，萬一實現了呢。我們仍在堅持做第二步，全固態電池，我們認為第二步也可以實現，因為豐田實現了，豐田已經做出能夠上車跑的全固態電池。但豐田採用的是石墨負極，我們用的是鋰金屬負極，鋰金屬負極的能量密度更高。但是豐田至少把全固態電池做出來了、走通了，恩力也一定能走通，可能只比他晚那麼一步。”

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