(對(duì)話｜大鋅能源唐子杰：尋找新能源時(shí)代儲(chǔ)能“更優(yōu)解”)
大鋅能源唐子杰：尋找新能源時(shí)代儲(chǔ)能“更優(yōu)解”
在大鋅能源有限公司車間里，上千組水系鋅電池產(chǎn)品在測(cè)試設(shè)備上進(jìn)行充放電等試驗(yàn)，總經(jīng)理唐子杰穿梭在電池正負(fù)極生產(chǎn)車間、測(cè)試間、會(huì)議室，與工程師討論，與來(lái)訪者洽談，時(shí)不時(shí)外出路演項(xiàng)目、溝通合作，這是他博士后出站后無(wú)縫銜接為一位創(chuàng)業(yè)者的日常。
(資料圖片僅供參考)
大鋅能源是松山湖材料實(shí)驗(yàn)室鋅基電池創(chuàng)新樣板團(tuán)隊(duì)的產(chǎn)業(yè)化公司，其自主研發(fā)的水系鋅電池產(chǎn)品正在試圖借助“高安全性”與“低成本”優(yōu)勢(shì)突圍，有望在微型電動(dòng)車、儲(chǔ)能等領(lǐng)域成為比鋰電池更安全、性價(jià)比更高的替代產(chǎn)品，從而在新能源應(yīng)用領(lǐng)域開拓新的賽道。
自主研發(fā)高安全性水系鋅電池
儲(chǔ)能市場(chǎng)帶來(lái)應(yīng)用機(jī)遇
2015年，唐子杰進(jìn)入香港城市大學(xué)讀博，在中科院物理所博士、香港城市大學(xué)材料科學(xué)及工程系教授支春義的帶領(lǐng)下，從事水系儲(chǔ)能器件以及聚合物電解質(zhì)的研究。
由于當(dāng)時(shí)新能源汽車興起，學(xué)術(shù)界、工業(yè)界都將目光放在能量密度更高的鋰電池技術(shù)上?！颁囯姵氐哪芰棵芏葞缀跏请姵伢w系中最高的，電解質(zhì)主要成分為水的水系電池能量密度則相對(duì)較低。”
唐子杰表示，然而在水系電池中，水系鋅電池的能量密度最有優(yōu)勢(shì)，比生活中常見的鉛酸、鎳氫電池等能量密度要高。水系鋅電池并非全新電池體系，由于充放電的循環(huán)性較差，過(guò)去主要應(yīng)用于消費(fèi)市場(chǎng)。
考慮到當(dāng)時(shí)的鋅電池沒(méi)有足量的市場(chǎng)應(yīng)用價(jià)值，希望未來(lái)在產(chǎn)業(yè)界發(fā)展的唐子杰，此刻還在等待創(chuàng)業(yè)的機(jī)遇。
2017年，隨著儲(chǔ)能市場(chǎng)迅猛發(fā)展，鋰電池在儲(chǔ)能市場(chǎng)的應(yīng)用過(guò)程中暴露出一定的安全隱患。此外，鋰資源短缺也是制約鋰電池發(fā)展的核心難題。
與此同時(shí)，水系鋅基電池具備無(wú)毒、高安全性特點(diǎn)，并且比鋰化學(xué)性質(zhì)更穩(wěn)定、原材料成本壓力更低，在儲(chǔ)能領(lǐng)域極有前景，因此在行業(yè)內(nèi)開始獲得廣泛關(guān)注?！安牧蠜Q定其高安全性”，唐子杰表示，水系鋅電池中的電解質(zhì)主要成分是水，即便是面對(duì)錘擊、高強(qiáng)度施壓乃至火燒，水系鋅電池也不會(huì)產(chǎn)生燃燒、炸裂等安全問(wèn)題。
這時(shí)，唐子杰所在團(tuán)隊(duì)已在水系鋅電池研發(fā)領(lǐng)域有所沉淀，而儲(chǔ)能市場(chǎng)的興起，讓他意識(shí)到，最合適創(chuàng)業(yè)的時(shí)機(jī)已經(jīng)到來(lái)。
2019年，隨著唐子杰與團(tuán)隊(duì)逐步攻關(guān)，所研發(fā)鋅電池的循環(huán)壽命逐步提升，其創(chuàng)業(yè)項(xiàng)目也獲得了香港城市大學(xué)早期創(chuàng)業(yè)（種子）計(jì)劃支持，唐子杰團(tuán)隊(duì)便在香港創(chuàng)立大鋅能源（AMAZINC ENERGY）。公司同年入選香港創(chuàng)新科技署“大學(xué)科技創(chuàng)業(yè)支持計(jì)劃(TSSSU)”，并入駐香港科學(xué)園。
由于辦公場(chǎng)地受限，加之上下游產(chǎn)業(yè)鏈資源限制，企業(yè)更多是在進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)升級(jí)，并計(jì)劃下一步量產(chǎn)工作。2019年，唐子杰跟隨導(dǎo)師支春義教授入駐松山湖材料實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新樣板工廠，組建鋅基電池團(tuán)隊(duì)開展科研成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化工作，大鋅能源隨之落地松山湖成為團(tuán)隊(duì)的孵化企業(yè)，持續(xù)開拓萬(wàn)億量級(jí)市場(chǎng)的路徑。
攻克電池容量與循環(huán)壽命難題
跨越成果轉(zhuǎn)化鴻溝
一開始，唐子杰團(tuán)隊(duì)研發(fā)的鋅電池只能做到紐扣大小。唐子杰解釋說(shuō):“電池越做越大，工程上的問(wèn)題會(huì)越來(lái)越復(fù)雜?！崩?，大電池的工藝一旦處理不好，電池內(nèi)阻會(huì)增大，導(dǎo)致放電過(guò)程中放熱嚴(yán)重，倍率也有所降低；另一方面，由多個(gè)電芯組成的電池包，需提升儲(chǔ)能系統(tǒng)的監(jiān)控能力，保持所有電芯的荷電狀態(tài)相等。
如何延長(zhǎng)鋅電池循環(huán)壽命，同時(shí)探索研制更大尺寸的鋅電池，成為團(tuán)隊(duì)攻關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)。盡可能無(wú)限延長(zhǎng)電池的循環(huán)壽命，核心是不斷優(yōu)化電池材料系統(tǒng)。多年經(jīng)驗(yàn)積累之下，大鋅能源掌握了大尺寸水系鋅電池研制的正負(fù)極、電解液配方，比如一款正極配方就由10余項(xiàng)材料組成。其次，大鋅能源還自主設(shè)計(jì)制作生產(chǎn)設(shè)備，用于制作鋅電池隔膜。
2020年，背靠松山湖材料實(shí)驗(yàn)室，依托其創(chuàng)新樣板工廠團(tuán)隊(duì)的支持，大鋅能源建設(shè)了一條鋅基電池中試線。頂級(jí)科研團(tuán)隊(duì)、批量化生產(chǎn)制造能力和產(chǎn)線、接近鋰電池1/5的產(chǎn)線投入成本，就是大鋅能源的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)所在。如今，大鋅能源的水系鋅電池實(shí)現(xiàn)了上千圈的循環(huán)壽命。
但是，從科學(xué)成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)產(chǎn)品，仍是一個(gè)跨越鴻溝的過(guò)程?？蒲锌梢圆挥?jì)成本，只追求最佳性能。而從研究到創(chuàng)業(yè)，唐子杰團(tuán)隊(duì)不僅要考慮如何進(jìn)一步提升鋅電池的循環(huán)壽命，還要考慮市場(chǎng)需求、成本，以及如何量產(chǎn)電池、管理運(yùn)作。
在材料實(shí)驗(yàn)室，團(tuán)隊(duì)逐步篩選出相對(duì)平衡穩(wěn)定的鋅基電池體系，并打通上下游產(chǎn)業(yè)鏈，保證企業(yè)的量產(chǎn)能力。同時(shí)，一個(gè)相對(duì)成熟穩(wěn)定的團(tuán)隊(duì)逐步培養(yǎng)起來(lái)?！扒捌趫F(tuán)隊(duì)完成材料配方的研制工作，多位有行業(yè)經(jīng)驗(yàn)的工程師后續(xù)加入，加速了企業(yè)的電池系統(tǒng)研發(fā)工作，以及產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度?！碧谱咏苷f(shuō)。
大鋅能源的技術(shù)隊(duì)伍，從最初的6人擴(kuò)張到如今的15人。由于產(chǎn)品技術(shù)具有較強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，今年春節(jié)前，大鋅能源獲得一筆天使輪融資。年后，大鋅能源加緊擴(kuò)大生產(chǎn)場(chǎng)地、補(bǔ)充技術(shù)團(tuán)隊(duì)，投入大量資源生產(chǎn)多個(gè)型號(hào)鋅基電池產(chǎn)品，技術(shù)投入獲得了市場(chǎng)效益的回報(bào)。
目前，大鋅能源主要在不間斷電源領(lǐng)域初步落地。唐子杰表示，鋅電池比鉛酸電池壽命長(zhǎng)，更環(huán)保；比鋰電池更安全，也更便宜。未來(lái)，大鋅能源將繼續(xù)提升鋅電池模組容量和循環(huán)壽命，主要目標(biāo)市場(chǎng)是不間斷電源、家庭儲(chǔ)能、城市微電網(wǎng)儲(chǔ)能等領(lǐng)域。
【撰文】張莎 陳啟亮
【攝影/視頻】黃政正
【實(shí)習(xí)生】陳雅靖
【作者】 張莎；黃政正；陳啟亮
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