纳力新材料夏建中:锂电池能量密度、安全与成本平衡的破局者

时间:2023-12-29 17:27来源:36氪 作者:综合报道
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12 月 26 日,36 氪 · 硬氪在深圳前海召开了硬科技黄金时代大会。大会邀请了硬科技大量一线投资机构、科技公司、专家学者,共设立 14 个主题演讲、2 个圆桌。主题涉及半导体投资、新材料投资、人民币投资、专精特新成长等多个热门赛道。
 
当日,纳力新材料夏建中进行了《锂电池能量密度、安全与成本平衡的破局者》的主题分享,以下为演讲内容,经硬氪编辑:
 
集流体是指汇集电流的结构或零件,在电池里面主要指的是铜箔和铝箔,这是两个非常传统的材料。近些年来,经过技术迭代,可以通过压延或电解的方式使箔材的厚度变小。复合集流体是用高分子材料替代大部分的金属,同时实现重量下降和成本降低。传统的铜箔和铝箔,除了收集电流以外,还是电池加工过程中非常重要的一个载体,把正极材料、石墨等粉体配成浆料涂在集流体上,然后将集流体和活性材料组成极片,这些级片与隔膜进行卷绕或叠片后就做成了电池。所以,集流体是电池组成中非常重要的一部分,成本占比也不小,但是在过去的几十年,并没有一个突破性的技术。
 
首先介绍一下我们的创始人李学法博士,他是康乃尔大学的博士,在美国阿贡国家实验室做过五年的研究,2007 年到美国 Celgard 公司做研发总监。后来,在国内大规模落地湿法隔膜的前期,他加盟了上海 N 公司,担任 CTO。2018 年,李博士自己出来在江苏创业,做了他在国内的第一家隔膜企业。2022 年初,他看到了复合集流体的发展机会,主要是下游电池端的应用需求,以及上游原材料和设备供应商已经具备大规模产业化的机会,所以他创立了第二家企业——纳力新材料。
 
这是我们创业的团队成员,我们有来自于新加坡国立大学和中国科学院大学的博士。我们成立的时间比较晚,但是发展得很快,目前已经完成了 A+ 轮,陆续获得了红杉、中金和淡马锡等知名机构的投资,目前估值接近 35 亿元。在成立不到 2 年的时间里,我们已经建立了多个厂区,也在江阴和美国设立了全资子公司。扬州是我们的总部,有两个生产车间。此外,在自有的 360 亩土地里面,我们的二期工厂也开始动工,预计明年年初封顶。
 
我们从设立开始,就定位于全球化。虽然设立时间只有两年,但我们很早就开始布局国际客户。今年,我们注册成立了美国子公司,未来将应对于美国的 IRA 法案,以及公司 " 国内做营收,国外做利润 " 的战略,直接在客户所在地给客户进行技术与产品服务。2022 年,我们实现了 " 当年签约、当年开工、当年投产 ",目前一期已全部投完,二期也已经开始建设。
 
这是我们的股东情况,创始股东包括扬州市的地方国资,还有几个管理层持股平台。A 轮融资方有红杉、中金等,A+ 轮有淡马锡、洪泰基金等。
 
下面给大家介绍一下市场情况。
 
虽然说今年特别卷,新能源感觉去年还是 " 小甜甜 ",今年就变成了 " 牛夫人 ",不仅销量没有达到预期,而且大家都在卷成本,利润下降得特别快。但是,刚才也有一些汽车行业的同仁讲,新能源汽车的发展并不是因为整个汽车行业的发展,而是它替代了燃油汽车的产能。在新能源材料的赛道里面,复合集流体一定程度上也扮演了这样的角色,是用来替代传统的铜箔和铝箔。
 
虽然现在整个新能源赛道的热度有所下降,但我们是在细分方向上进行创新和替代。刚刚也讲过,在电池里面,集流体的使用量和隔膜是 1:1 的对应关系,所以我们可以简单地拿隔膜的量来进行对照。今年,隔膜出货量超过 100 亿平方,如果按照吨来算,集流体的需求量是百亿级别。此外,锂电池今年的出货量可能到 1T 瓦时,到 2030 年将达到 2T 瓦时。所以,虽然集流体是细分领域的单品,但它总体的市场规模很大,这是一个几百亿、甚至是接近千亿的大赛道。
 
复合集流体解决了目前行业的 3 个痛点:
 
1、 热失控问题。对于碰撞后着火,主要是因为在碰撞以后,电池发生机械滥用,电池原本的绝缘排列结构发生破损,正负极材料或集流体之间直接发生短路,引发电池热失控。
 
2、 能量密度达到上限。大家一直在努力提升能量密度,目前,铁锂差不多已经到极限,三元的能量密度越往上走就会不安全,因为乘用车的材料能量密度得保守一些。在电池里面,铜的重量占比较高,能达到 12%。我们的复合集流体用高分子膜替代了大部分的铜,可以实现铜箔减重 50%,对于电芯来说也有相当大的提升贡献。另一方面,无论是铜箔还是铝箔,都有一个极限,当把金属厚度降到一定的程度时,强度就没有办法再支撑了。而复合集流体是把高分子膜的强度和金属的导电性结合在一块,相当于从两个方向分别进行调控,所以可以进一步提高电池的能量密度。
 
3、 铜资源分布不均。中国的铜消耗量很大,进口占比为 80%,进口依存度很高。减少铜的使用量非常重要。
 
我们对铜箔和铝箔有两种不同的实现方式。对于铜箔,我们不用传统的阴极辊电解制箔,而是采用 PVD 方式在 PET/PP 薄膜上预镀多层金属,然后电镀增厚至目标值,形成多层复合结构。通过这样的方式,我们可以实现铜箔减重 50%、能量密度提高 6%-8%、降低 66% 的铜使用量。对于铝箔,我们采用 PVD 方式在 PET 薄膜上通过多次或单次真空沉积,实现多层复合结构。目前,传统铝箔是通过压延实现的,压延的极限是 13 微米,进一步再压下去就无法实现目标良品率,会非常容易断带。通过材料的更迭,我们把极限厚度降到了 6 微米,面密度也下降到原来的 1/3,减少了 85% 的铝使用量。
 
此外,我们的产品是高分子 - 金属复合材料,在发生机械滥用的时候,材料不是从一个地方绷开,它表面的金属会产生多点的应力释放,形成多点的裂纹断路,阻止热失控。这是我们和清华大学欧阳明高院士课题组合作的工作,左边是传统铝箔,右边是复合铝箔,复合铝箔可以实现针扎时的完全断路,它没有触发热失控。我们的材料用完以后,截面没有受到热的影响,界面也保持完整。
 
这是我们目前的四大产品,包括刚才介绍过的复合铜箔和复合铝箔,作为一个新的材料,它导入到电池企业需要比较长的周期,从电池 A 样、B 样到量产。我们还有相对传统的材料,是做电池箔材的表面涂碳,可以在复合铜箔和铝箔上涂,也可以在传统的铜箔和铝箔上涂,这块的导入进度会快一些,可以用来支撑公司早期的营收。
 
目前,我们有员工 300 多人,研发人员 80 多位,一期投入近 13 个亿,建设了超过 50 条各类生产线,产能接近 5 亿平方米,是目前复合集流体赛道规模最大的企业。
 
这是我们与竞品的分析结果,主要体现在高分子和金属的界面处理上,分析指标是粘结力。结果显示,我们的材料界面可以在原子级别上融合到一块。我们已经给国内外龙头电池企业进行了送样测试,目前综合评价是最佳。
 
我们也通过了政府组织的新产品鉴定和汽车行业的 IATF 16949 认证。在专利布局方面,因为这是全新的材料,从原材料开始,到设备、工艺和下游应用都是全新的。所以我们请了美国最顶尖的专利律师事务所给我们做专利布局,目前已累计提交了 600 多篇专利申请、155 篇 PCT,获专利授权 130 多项。这是我们做国际化非常重要的一点,要有足够多的高质量专利来保驾护航。
 
这是我们二期的规划图,占地面积 360 亩,建筑面积约 30 万平。我们计划在 2026 年推动申报科创板。
 
这是我们目前全球布局的情况,今年在美国北卡的全资子公司已经设立完成,开始做技术支持和商务,等美国客户的量产计划下来以后,再快速推进美国生产基地的落地。
 
我的分享就到这里,谢谢大家!
 
(责任编辑:子蕊)
文章标签: 锂电池 纳力新材料
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