400Wh/kg能量密度起步 锂金属电池“呼啸而来”

电池代有新材出,各领风骚数十年。在过去的一个多世纪,电池行业的发展一直伴随着技术革命。从铅酸电池、镍镉电池,到碱性电池、镍氢电池,再到锂离子电池。如今,比锂离子电池能量密度更高的锂金属电池,正在加速其产业化进程。

(来源:微信公众号“电池中国” ID:cbea_battery 作者:马斯克斯)

日前,有消息称,一条具有全球竞争力的锂金属电池制造自动化产线在合肥正式启用。该消息表示,这是中国乃至全球首创的锂金属电池制造专用自动化产线,也是我国自主研发的新一代动力电池技术在规模化量产上的又一重大进展。

9月19日,在合肥举办的锂金属电池创新技术论坛上,盟维科技位于合肥经开区的锂金属电池自动制造线及z21创新实验室正式启用。此次启用的产线实现了新一代锂金属电池能量密度500Wh/kg的重大突破。

“本次锂金属电池自动化制造线在合肥的全面启用,说明我国在500 Wh/kg高端能量型动力电池产品的批量交付能力,已居于全球领先位置,实现了锂金属电池从实验室阶段(TRL3)到产品批量交付阶段(TRL6-8)的突破。”盟维科技负责人表示。

据了解,盟维科技成立于2018年,公司持续对锂金属电池进行系统性创新研究,开发了锂负极保护、阻燃电解液、隔膜修饰等一系列关键技术,是全球率先批量提供500Wh/kg锂金属电池产品的企业。与此同时,600Wh/kg的新型超高能量密度锂金属电池原型样品目前在公司创新实验平台也已顺利完成验证。

动辄500Wh/kg的能量密度,可谓“吊打传统锂离子电池”。但锂金属电池并非异族,仍然姓“锂”。从技术上讲,锂离子电池和锂金属电池都属于锂电池大类,主要区别在于负极材料。锂离子电池负极材料主要为石墨和硅,锂金属电池的负极则为锂金属。

宁德时代中国区乘用车解决方案部总裁项延火曾表示,“经过近10年的攻关研究,我们认为采用锂金属为负极材料的全固态金属电池是固态电池的最优发展方向。”他指出,该技术可从本质上提升电池安全性和能量密度。

由于极为出色的性能,当下进行锂金属电池研发的企业不在少数,且取得了不错的成绩。

除了盟维科技外,今年7月恩力动力(Enpower)对外宣布,公司 100Ah锂金属电池研制成功。该电池采用自主开发的阻燃型锂金属电池专用电解质/液,标称容量102.4Ah,质量能量密度高达479Wh/kg,体积能量密度910Wh/L。

据了解,恩力动力目前正在加快其锂金属电池量产进程,公司预计到2023年实现百MWh级产线量产,2024年完成GWh级产线建设,在2030年前陆续实现200GWh以上的全球产业基地布局。而更早之前,美国锂电池独角兽企业SES于今年2月在纽交所上市,这是全球第一家上市的混合锂金属电池供应商。SES背后的投资方阵容非常强大,有通用、现代、吉利、上汽等国内外车企,还有富士康、天齐锂业、淡马锡、祥峰中国等。

据SES负责任介绍,400Wh/kg是锂金属电池能量密度的起点,2021年,SES对外展示了第一款车规级锂金属电池,其容量达到107Ah,能量密度为417Wh/kg、935Wh/L。据称,这是全球首款100Ah以上的锂金属电池,也是当时世界上最大的锂金属电池。

据了解,SES已经在上海正式启动首个A样品锂金属电池的生产和测试。不少车企已经向SES伸出橄榄枝,公司与通用、现代、本田一起进行A样品的联合开发。按目前计划,2023年进入B样品,2024年C样品,2025年正式量产。

实际上,锂金属电池不仅能量密度高,快充速度也非常惊人。近日有国外媒体报道,美国哈佛大学研发出一种新型固态锂金属电池,该电池在实验测试中,实现了3分钟内充满电的速度,在生命周期内充放电循环次数超过1万次,并且可持续使用长达20年。相关论文发表在最近的《自然》杂志上。

据报道,目前初创公司Adden Energy宣布已经获得哈佛大学技术发展办公室授予的独家技术许可,用于推进该技术的商业化,其目标是将电池缩小为手掌大小的软包电池。

“我们在实验室里已经实现了电池寿命内5000到10000次的充电循环,相比之下,即使是目前(同类)最好的电池也只能达到2000到3000次的充电循环,我们认为扩大这种电池技术的规模将没有限制。”哈佛大学研究人员表示,这可能会改变游戏规则。

不过值得注意的是,业内人士指出,由于锂金属负极制备工艺、锂金属负极巨大的体积变化、锂金属电池微短等因素的限制,高能量密度的锂金属电池距离大规模量产应用还有较长的研究路程。

 

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