重磅!能量密度提升超40%,国内首条锂金属电池生产线已落成!

核心观点:

即将量产的锂金属电池较当前市场上最好的锂离子电池能量密度提升40%+;

未来的锂金属电池支持电动汽车续航达到1200km+,

国内首条锂金属电池生产线已落成。

从1859年最初的铅酸电池,到后来的镍氢电池,再到上世纪90年代索尼推出第一代锂离子电池。电池技术的发展越来越快,而且朝着轻薄化、高容量的趋势发展。

时间来到2020年之后,以石墨为负极的传统锂离子电池的能量密度开始触及天花板,市场亟需新一代电池体系。全固态锂电池虽然是一个方向,但实现产业化需要很长的路要走。从电池结构角度提升容量很难有质的提升,还需从材料本身出发,开发新的材料体系。新一代电池体系-锂金属电池将是锂电池的终极方向。

“现有的锂离子电池能量密度触及天花板,续航时间和续航里程是行业永远的痛点。新一代锂金属电池能解决行业痛点,前景极其广阔。”金羽新能的创始人、总经理黄杜斌博士指出。

什么是锂金属电池

锂金属电池也被市场称为金属锂电池,但是前者是专业的称谓。

要将当前的动力电池能量密度提升一个量级,锂金属电池已是公认的不二选择。

锂金属电池是将锂金属作为负极的一种电池技术路线,锂金属的容量为3860mAh/g,约为石墨的10倍,可与现有高容量正极体系搭配。

而高能量密度锂金属电池,以其材料本身的优势,超出常规锂电池40%以上的能量密度(可以轻松达到400wh/kg以上)。长续航的能力,可以应用在智能可穿戴领域、智能手表、无人机等。随着技术不断的成熟,锂金属电池也可以应用在新能源汽车、电动船舶、电动飞机等领域。

在通往锂金属电池的路上,目前主要采用两种路径。一种是从液态锂离子电池到固态锂电池(采用固态电解质,负极使用石墨或硅碳材料),再进一步到固态锂金属电池,另一种则是从液态锂离子电池到半固态锂金属电池,再进一步到固态锂金属电池。

金羽能源选择的是后者。

据黄杜斌博士介绍,金羽新能围绕高能量密度的锂金属电池量产,已形成一系列的技术、工艺及设备。

例如,金羽新能已成功研发低成本亲锂电解液、耐高压固态电解质膜、锂碳复合负极等技术,以及薄锂负极模切、叠片、封装、化成等工艺和设备。

“我们以新型电解液为核心,配套正负极材料选型优化,针对性设计模切、化成等工艺。”黄杜斌博士称。

“我们从正负极、隔膜、电解液等材料本身进行优化,从根本上提高电池的能量密度和安全性”,金羽新能CTO李爱军博士称。

据了解,金羽新能的锂金属电池,在核心技术上已形成一系列安全保障方案,包括应用原位固态电解质界面保护、锂枝晶抑制工艺、柔性相变吸热阻燃膜材料等,令锂金属电池可通过穿刺、跌落、短路、过充、热滥用等严酷测试。

锂金属电池的进阶之路

以金羽新能目前的锂金属电池为例,其拥有五大优势:

安全性好:在极端情况下(挤压、跌落、热滥用)电池不起火不爆炸;

循环寿命长:100%DOD寿命超过400次;

能量密度高:重量能量密度高达>400Wh/kg,体积能量密度高达>850Wh/L;

超轻超簿:质量更轻、体积更小;

工作温度宽:-40℃至60℃稳定充放电。

以金羽新能已经推出或即将推出的产品,与现头部企业产品做对比,可获得更直观的感受。

在消费电子方面,金羽新能850mAh&3.85V的待量产产品,,可提升20%续航时间;900mAh&3.85V处B样阶段的产品,,可提升25%续航时间。

在动力电池方面,金羽新能高能量密度360Wh/Kg已完成B样的产品,可应用在无人机上,提高20%的续航;可将电动汽车续航里程提升至800公里;420Wh/Kg已完成A样的产品,可将电动汽车续航里程提升至1200公里。

此外,金羽新能持续开发面向特定设备需求的高能量密度电池,为型号研制、新型电池开发提供研发服务,多款产品已送相关单位试用。应用场景包括通讯、航天飞行器、长续航无人机、导航设备等。

从以上可看到,锂金属电池用于消费领域已处待量产阶段。锂金属动力电池则已经完成B样,下一步就是进入C样。

现在处于行业领先地位的金羽新能,第一代锂金属动力电池马上就将进入C样,说明支持续航至少达到1000公里的锂金属动力电池,即将来了!

关于金羽新能

据了解,金羽新能于2017年在北京成立研发中心,致力于新型电池的研发、生产、销售和技术服务,是工信部锂离子电池安全标准工作组成员、新型锂金属电池行业总规范的制定者,并对核心技术拥有完全独立的知识产权,相关技术处于行业领先地位。

金羽新能于2019年在两山理论发源地浙江安吉组建产业基地,其首条柔性生产线,覆盖消费电子领域电池量产到动力电池打样需求,将于2021年第4季度联调完成,设计年产能150MWh。

目前,金羽新能用于3C领域的电池在持续优化中,动力电池处于开发试产阶段;面向智能穿戴客户的电芯已交付多家客户测试,体积能量密度超过800Wh/L;面向无人机客户的电芯已完成测试,能量密度超过320Wh/Kg,支持最高5C瞬时放电;现客户包括消费电子行业巨头、无人机企业以及国内军工企业客户等。

研发方面,金羽新能拥有来自北京大学、哥伦比亚大学、斯坦福大学、中科院等电池研发工程师组成的超一流团队,每年投入大量的资金,建成材料、电芯生产和检测分析为一体的研发中心和生产基地。

从专利角度看,当前国内第一批次30余项专利已申请,9项已经授权;第二批次30项专利已布局。此外,已与WIPO合作,正在进行10项重要专利PCT申请。

发展规划方面,金羽新能2021年的目标是“建起来”:今年上半年筹建国内首条锂金属电池产线,并专业定制设备,当前锂金属电池生产线已落成,半年产值达到3000万元;

2022年的目标是“跑起来”:拿到重点客户的订单,在市场上得到充分验证,年底启动动力电池示范线的建立;

2023年的目标是“好起来”:扩大客户及订单,开始测试锂金属电池体系在动力方面的应用。

“电池的续航问题已经困扰用户很多年了,随着新能源汽车和物联网可穿戴领域的发展,如何从根本上提高电池的容量,从而解决电池的续航已经成为行业内最大的问题,尽管目前很多客户对于该体系的认知和理解还存在偏差,但趋势是改变不了的,未来2-3年内,锂金属电池体系必将会改变现在电池格局。”金羽新能合伙人兼CMO刘威指出。

当前,由于金羽能源旗下的锂金属动力电池处于开发试产阶段,为更快地让锂金属动力电池量产装车,金羽能源有了融资计划。

引领金属锂电池的金羽新能,值得期待!

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