人才视界丨大锌能源唐子杰:寻找新能源时代储能“更优解”

2022-08-26
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在大锌能源有限公司车间里,上千组水系锌电池产品在测试设备上进行充放电等试验,总经理唐子杰穿梭在电池正负极生产车间、测试间、会议室,与工程师讨论,与来访者洽谈,时不时外出路演项目、沟通合作,这是他博士后出站后无缝衔接为一位创业者的日常。

大锌能源是松山湖材料实验室锌基电池创新样板团队的产业化公司,其自主研发的水系锌电池产品正在试图借助“高安全性”与“低成本”优势突围,有望在微型电动车、储能等领域成为比锂电池更安全、性价比更高的替代产品,从而在新能源应用领域开拓新的赛道。

自主研发高安全性水系锌电池 

储能市场带来应用机遇 

2015年,唐子杰进入香港城市大学读博,在中科院物理所博士、香港城市大学材料科学及工程系教授支春义的带领下,从事水系储能器件以及聚合物电解质的研究。

由于当时新能源汽车兴起,学术界、工业界都将目光放在能量密度更高的锂电池技术上。“锂电池的能量密度几乎是电池体系中最高的,电解质主要成分为水的水系电池能量密度则相对较低。”

唐子杰表示,然而在水系电池中,水系锌电池的能量密度最有优势,比生活中常见的铅酸、镍氢电池等能量密度要高。水系锌电池并非全新电池体系,由于充放电的循环性较差,过去主要应用于消费市场。

考虑到当时的锌电池没有足量的市场应用价值,希望未来在产业界发展的唐子杰,此刻还在等待创业的机遇。

2017年,随着储能市场迅猛发展,锂电池在储能市场的应用过程中暴露出一定的安全隐患。此外,锂资源短缺也是制约锂电池发展的核心难题。

与此同时,水系锌基电池具备无毒、高安全性特点,并且比锂化学性质更稳定、原材料成本压力更低,在储能领域极有前景,因此在行业内开始获得广泛关注。“材料决定其高安全性”,唐子杰表示,水系锌电池中的电解质主要成分是水,即便是面对锤击、高强度施压乃至火烧,水系锌电池也不会产生燃烧、炸裂等安全问题。

这时,唐子杰所在团队已在水系锌电池研发领域有所沉淀,而储能市场的兴起,让他意识到,最合适创业的时机已经到来。

2019年,随着唐子杰与团队逐步攻关,所研发锌电池的循环寿命逐步提升,其创业项目也获得了香港城市大学早期创业(种子)计划支持,唐子杰团队便在香港创立大锌能源(AMAZINC ENERGY)。公司同年入选香港创新科技署“大学科技创业支持计划(TSSSU)”,并入驻香港科学园。

由于办公场地受限,加之上下游产业链资源限制,企业更多是在进行产品研发升级,并计划下一步量产工作。2019年,唐子杰跟随导师支春义教授入驻松山湖材料实验室创新样板工厂,组建锌基电池团队开展科研成果转移转化工作,大锌能源随之落地松山湖成为团队的孵化企业,持续开拓万亿量级市场的路径。

攻克电池容量与循环寿命难题

跨越成果转化鸿沟

一开始,唐子杰团队研发的锌电池只能做到纽扣大小。唐子杰解释说:“电池越做越大,工程上的问题会越来越复杂。”例如,大电池的工艺一旦处理不好,电池内阻会增大,导致放电过程中放热严重,倍率也有所降低;另一方面,由多个电芯组成的电池包,需提升储能系统的监控能力,保持所有电芯的荷电状态相等。

如何延长锌电池循环寿命,同时探索研制更大尺寸的锌电池,成为团队攻关的技术难点。尽可能无限延长电池的循环寿命,核心是不断优化电池材料系统。多年经验积累之下,大锌能源掌握了大尺寸水系锌电池研制的正负极、电解液配方,比如一款正极配方就由10余项材料组成。其次,大锌能源还自主设计制作生产设备,用于制作锌电池隔膜。

2020年,背靠松山湖材料实验室,依托其创新样板工厂团队的支持,大锌能源建设了一条锌基电池中试线。顶级科研团队、批量化生产制造能力和产线、接近锂电池1/5的产线投入成本,就是大锌能源的独特优势所在。如今,大锌能源的水系锌电池实现了上千圈的循环寿命。

但是,从科学成果转化为商业产品,仍是一个跨越鸿沟的过程。科研可以不计成本,只追求最佳性能。而从研究到创业,唐子杰团队不仅要考虑如何进一步提升锌电池的循环寿命,还要考虑市场需求、成本,以及如何量产电池、管理运作。

在材料实验室,团队逐步筛选出相对平衡稳定的锌基电池体系,并打通上下游产业链,保证企业的量产能力。同时,一个相对成熟稳定的团队逐步培养起来。“前期团队完成材料配方的研制工作,多位有行业经验的工程师后续加入,加速了企业的电池系统研发工作,以及产品的产业化进度。”唐子杰说。

大锌能源的技术队伍,从最初的6人扩张到如今的15人。由于产品技术具有较强市场竞争力,今年春节前,大锌能源获得一笔天使轮融资。年后,大锌能源加紧扩大生产场地、补充技术团队,投入大量资源生产多个型号锌基电池产品,技术投入获得了市场效益的回报。

目前,大锌能源主要在不间断电源领域初步落地。唐子杰表示,锌电池比铅酸电池寿命长,更环保;比锂电池更安全,也更便宜。未来,大锌能源将继续提升锌电池模组容量和循环寿命,主要目标市场是不间断电源、家庭储能、城市微电网储能等领域。

 

 

撰稿:综合事务管理部 × 南方日报