清华院士师徒抢攻固态电池,下一个“宁王”?

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“2027年量产,充电10分钟,行驶1200公里”,2023年,丰田喊出口号。

承载这一计划的颠覆性技术是——固态电池。

2020年,中国首条固态动力锂电池规模化量产线落地,背后的企业是——清陶能源。

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清陶能源的核心成员,大多来自清华大学材料科学与工程研究院南策文院士团队。

现任清华大学材料科学与工程研究院院长南策文,是我国材料领域的著名科学专家,也是中国科学院院士,发展中国家科学院院士。

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▲南策文院士,来源:清华大学

1978年,15岁的南策文被华东化工学院玻璃专业(现华东理工大学)录取,他从家乡湖北浠水出发,坐了3天的船,第一次来到大都市——上海。

1985年初,南策文获得硕士学位,被分配到武汉工业大学(现武汉理工大学)任教,并在3年后被破格提拔,成为当年湖北省内最年轻的副教授。

1998年,清华大学材料系黄勇教授,向刚刚获得国家杰出青年科学基金的南策文发出邀请,推荐其申请清华引进人才的“百人计划”。

一年后,南策文正式来到清华工作。

2002年,国家“973”计划功能陶瓷项目立项,竞争非常激烈,南策文杀出重围,成为该项目首席科学家。

第二年即2003年,一个名叫冯玉川的年轻人考入了清华大学材料系,并在毕业后继续攻读硕士学位,跟随的导师正是南策文,当时,南策文的陶瓷研究项目已经发展出复合固态电解质及电极材料、高介电材料等细分项目,并因此与固态电池的研究有了交集,而冯玉川主要就是参与这些研究。

硕士毕业后,冯玉川曾就职于北汽新能源部门。

2014年,中国新能源汽车发展渐入佳境,但动力电池不少关键材料和技术,仍依赖进口。“电池上车”的安全性、成本、技术等痛难点,亟待优化。

站在产业进程的节点上,1984年出生,年仅30岁的冯玉川,萌生了创业的念头。

他找来同门同学李峥,两人一拍即合,取清华陶瓷之意成立清陶能源。冯玉川任职董事长,李峥任职总经理,老师南策文则被他们邀请任职首席科学家。

因看好固态电池所具有的高安全、长续航、低成本等核心优势,清陶能源直接瞄准固态电池,师生携手,校企合作,一起推进成果转化。

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▲冯玉川,来源:清陶能源

国家企业信用信息公示系统显示,2014年5月21日,江苏清陶能源科技有限公司正式在江苏省淮安市盱眙县成立,冯玉川、李峥、南策文、杨帆曾是该公司的投资人。

2015年8月24日,南策文院士带着清华技术团队,专程来到盱眙县为清陶能源揭牌。

但彼时,清陶能源并未直接开发固态电池,而是从更小的产品切入——锂电池隔膜做起,以清华材料学院的科研成果转化为核心,推出了“锂离子电池纳米陶瓷纤维隔膜”等产品,服务其他电池厂商。

2016年,被全国百强县市之首——江苏昆山营商环境、优惠政策吸引的清陶团队,落户昆山开发区,成立了清陶(昆山)能源发展集团,作为发展的大本营。

同在2016年,另一位南策文的学生,也曾是冯玉川、李峥二人清华研究生带班辅导员的何泓材,也加入到清陶,任职清陶能源副总经理、研究院院长。

以此为起点,清陶能源加速了固态电池的冲锋。

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以电解质为核心,固态电池主要被分为硫化物、氧化物、聚合物等技术路线。

其中,硫化物电导率最高,潜力较大,但热稳定性差,制备工艺复杂成本较高。

聚合物路线易于加工,与现有液态电解液的生产设备、工艺较为兼容,成本低,但电导率较低、稳定性较差。

而氧化物电导率介于聚合物和硫化物之间,稳定性和电导率均较强。

一直以来,日韩主攻硫化物技术路线。截至2024年,日本在全固态电池领域的国际专利申请数量占比,达到68%。其中,丰田起步最早,拥有全球最多的固态电池专利。

清陶的发展思路是,迭代造血——量产一代、研发一代、储备一代,逐步上台阶。其第一代电池,选择了氧化物+聚合物的技术路径,已经落地上汽智己L6;而第二代电池,选择了氧化物+卤化物+聚合物的路径。

2016年清陶落户昆山时,全球固态锂电池仍处于实验室阶段,选择先易后难,循序渐进的路线,彰显了清陶的务实。但即便如此,作为第一批吃螃蟹的人,他们面临的困难依然是超出想象。

落户之初,清陶能源一边在昆山开发区企业科技园里,租房搞研发;一边推动成熟科研成果产业化,缺钱、缺人才、规模又小,异常艰难。

创始团队只能冲在前面,由冯玉川亲自挂帅,牵头成立攻关小组,突破成果转化过程中的固态电解质粉体制备粒径大等技术难题。

一天20小时,一个月不断尝试,问题终于破解。

实现突破之后的清陶团队加快发布,持续奔跑,连创国内固态电池的多个第一:

2018年,清陶能源建成了国内首条固态锂电池的生产线,设计产能0.1GWh。

2020年,清陶能源建成投产固态动力锂电池规模化量产线,实现由0.1GWh到1GWh的产能升级。同年,搭载清陶能源固态电池系统的新能源汽车——哪吒U纯电动汽车样车正式下线。

这台样车,也是国内首次公开的可行驶的固态电池样车。

此后,清陶又陆续布局多个大型项目。

2022年2月26日上午,总投资50亿元的清陶新能源固态锂电池(10GWh)产业化项目正式开工,计划达到100亿瓦时年装机量,新增年产值100亿元。

同在2022年,清陶能源于成都郫都区菁蓉镇,瞄准固态电池细分市场——储能市场,布局了一个投资100亿元的动力固态电池储能产业基地,并将其作为清陶能源储能领域的总部。

更重要的是,清陶的产品已率先批量“上车”。

2024年4月8日晚,上海上汽,智己L6轿车发布。智己汽车联席CEO刘涛介绍,该车型是全球首款搭载量产“超快充固态电池”的车型,而款名为“光年”的电池,正是由清陶能源开发。

这块容量达到133kWh的超大容量电池,能够让智己L6实现超1000公里的CLTC续航里程,在与同类电池几乎相同的重量下,拥有了超出30%的电量,并且可以“让驾乘者体验到10分钟补能400公里的快充效果。”

清陶能源官网显示,其产品目前分为“固态电池”板块和“固态电池产业配套”板块。其中,固态电池产品分为覆盖车用、船用、飞行器等的动力电池,以及用于储能的储能电池,“固态电池产业配套”板块,则主要包括固态电池专用材料、创新设备、凹土新材料等,显示公司正加快产业链完整布局。

而且,清陶还定下目标,第二代产品成本,要比同等规格的磷酸铁锂或三元电池成本低10%—30%;2027年问世的第三代产品,将再降本40%。

更领先的技术和产品,率先抢占先机,也让不少人对清陶的未来格外高看。

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2016年,清陶落地昆山之初,峰瑞资本便看中了南策文团队,敲定首轮投资。

B轮融资,峰瑞跟进。

“当时投资,因为看到了它在电池材料方面有‘专精特新式’的创新,在纳米尺度上,能够控制材料涂覆和材料生产。”峰瑞资本合伙人李丰说。

但李丰也没料到,最初估值不过几千万元的清陶,很快估值超百亿。

2019年,清陶能源建成了固态锂电池量产产线,北汽、上汽、广汽三大车企CVC(企业投资部门)陆续跟进投资。

其中,C轮融资由北汽产投、中银投资主导,早期投资人峰瑞资本跟投;C+轮融资也由北汽产投领投,昆山国科创投、峰瑞资本跟投。

2020年,清陶能源完成E+轮融资,由上汽集团领投,昆山国创投资集团、淮安市淮上英才创投跟投。紧接着,清陶又完成了E++轮融资,广汽资本投资。

2021年,清陶能源完成F轮融资,上海科创基金领投,新鼎资本、科森科技、峰瑞资本、上海博福等机构参与,估值迈上百亿新台阶。

纵观其进程,上汽集团入局,是关键的一步。

上汽对清陶的支持,用李铮的说法,就是“给钱、给人、给资源”。

2022年,上汽集团与清陶,共同组建固态电池实验室,打通研究团队,开发新产品。

“不理解整车,就没法开发出合适的电池。”李铮表示,上汽加入,大大增加了清陶对车的理解深度。

此后,双方共同完成第一代固态电池装车试验,在实现“系统级零热失控”的前提下,测试车辆最大续航里程达1083公里,创下全球纯电动汽车续航里程新高。

2023年5月,上汽集团又与清陶能源签订《G+轮增资扩股协议》,追加投资清陶能源27亿元,成为清陶能源第一大产业投资人,当年8月底,双方更成立合资公司——上汽清陶,加快固态电池产品的规模化应用。

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▲上汽清陶公司,来源:清陶能源

上汽清陶注册资本10亿元。其中,清陶认缴出资5.1亿元,占比51%;上汽认缴出资4.9亿元,占比49%。

上汽清陶计划通过“半固态—准固态—全固态”三步走战略,逐步降低液体含量,分阶段实现产业化,2027年实现全固态电池量产装车示范。

目前,上汽清陶仍处于投入期。2025年上半年,上汽集团将所持49%股权转至其控股公司——华域汽车,上汽清陶更名为——清陶动力科技(上海)有限公司,但双方的合作依然紧密。2025年9月,清陶与上汽就又传出大消息:

全球首款批量交付的半固态电池车型——上汽MG4正式上市。

车企CVC的入局,不但给清陶带来资金,也更加速了它的研发和应用进程。

李铮认为,固态电池研发的困难来自“没有产业链的支撑,每推进一步,缺少相应的产业规模。”而有了车企紧密合作的清陶,则有了从上到下再造一个产业链的可能。

事实上,目前的清陶也已经基本建成了“新能源材料—固态锂电池—自动化装备—锂电池资源综合利用—科研成果孵化—产业投资”的完整产业生态链,并相应形成了电池板块、材料板块、装备板块、综合利用板块、成果转化板块5大业务板块。

其中,成果转化板块,主要由华东新材料产业转化基地推进。该基地由昆山开发区管委会、清华大学材料学院和清陶能源联合建立。

“技术、装备、产业开发完全进行了一个闭环,这使得清陶可以高效率进行研发。而研发的速度快,成果就会更好。”李铮表示。

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▲清陶能源组织架构,来源:清陶能源

业内普遍认为,未来5年,将是固态电池竞争的最关键期。

这5年,将决定宁德时代是否能继续成为固态时代的王者,也将决定新一代企业是否有可能成为新一代“宁王”。

而清陶无疑是最有希望改变格局的那一个。

2023年,李铮曾在接受媒体采访时说,任何行业的小公司,或者是坚持科技创新的公司,都要用更聚焦、更高效、更坚决的革命态度去做研究,“这是我们唯一的机会。”

革命,也就是要改变格局。

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[1]《“充电10分钟行驶1200公里”,固态电池真能实现吗?|专访清陶能源李峥》财经汽车

[2]《昆山两博士造电池,干出240亿》21世纪经济报道

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