從1859年最初的鉛酸電池，到后來(lái)的鎳氫電池，再到上世紀(jì)90年代索尼推出第一代鋰離子電池。電池技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，而且朝著輕薄化、高容量的趨勢(shì)發(fā)展。
時(shí)間來(lái)到2020年之后，以石墨為負(fù)極的傳統(tǒng)鋰離子電池的能量密度開(kāi)始觸及天花板，市場(chǎng)亟需新一代電池體系。全固態(tài)鋰電池雖然是一個(gè)方向，但實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化需要很長(zhǎng)的路要走。從電池結(jié)構(gòu)角度提升容量很難有質(zhì)的提升，還需從材料本身出發(fā)，開(kāi)發(fā)新的材料體系。新一代電池體系-鋰金屬電池將是鋰電池的終極方向。
“現(xiàn)有的鋰離子電池能量密度觸及天花板，續(xù)航時(shí)間和續(xù)航里程是行業(yè)永遠(yuǎn)的痛點(diǎn)。新一代鋰金屬電池能解決行業(yè)痛點(diǎn)，前景極其廣闊。”金羽新能的創(chuàng)始人、總經(jīng)理黃杜斌博士指出。
什么是鋰金屬電池
鋰金屬電池也被市場(chǎng)稱(chēng)為金屬鋰電池，但是前者是專(zhuān)業(yè)的稱(chēng)謂。
要將當(dāng)前的動(dòng)力電池能量密度提升一個(gè)量級(jí)，鋰金屬電池已是公認(rèn)的不二選擇。
鋰金屬電池是將鋰金屬作為負(fù)極的一種電池技術(shù)路線，鋰金屬的容量為3860mAh/g，約為石墨的10倍，可與現(xiàn)有高容量正極體系搭配。
而高能量密度鋰金屬電池，以其材料本身的優(yōu)勢(shì)，超出常規(guī)鋰電池40%以上的能量密度(可以輕松達(dá)到400wh/kg以上)。長(zhǎng)續(xù)航的能力，可以應(yīng)用在智能可穿戴領(lǐng)域、智能手表、無(wú)人機(jī)等。隨著技術(shù)不斷的成熟，鋰金屬電池也可以應(yīng)用在新能源汽車(chē)、電動(dòng)船舶、電動(dòng)飛機(jī)等領(lǐng)域。
在通往鋰金屬電池的路上，目前主要采用兩種路徑。一種是從液態(tài)鋰離子電池到固態(tài)鋰電池(采用固態(tài)電解質(zhì)，負(fù)極使用石墨或硅碳材料)，再進(jìn)一步到固態(tài)鋰金屬電池，另一種則是從液態(tài)鋰離子電池到半固態(tài)鋰金屬電池，再進(jìn)一步到固態(tài)鋰金屬電池。
金羽能源選擇的是后者。
據(jù)黃杜斌博士介紹，金羽新能?chē)@高能量密度的鋰金屬電池量產(chǎn)，已形成一系列的技術(shù)、工藝及設(shè)備。
例如，金羽新能已成功研發(fā)低成本親鋰電解液、耐高壓固態(tài)電解質(zhì)膜、鋰碳復(fù)合負(fù)極等技術(shù)，以及薄鋰負(fù)極模切、疊片、封裝、化成等工藝和設(shè)備。
“我們以新型電解液為核心，配套正負(fù)極材料選型優(yōu)化，針對(duì)性設(shè)計(jì)模切、化成等工藝。”黃杜斌博士稱(chēng)。
“我們從正負(fù)極、隔膜、電解液等材料本身進(jìn)行優(yōu)化，從根本上提高電池的能量密度和安全性”，金羽新能CTO李?lèi)?ài)軍博士稱(chēng)。
據(jù)了解，金羽新能的鋰金屬電池，在核心技術(shù)上已形成一系列安全保障方案，包括應(yīng)用原位固態(tài)電解質(zhì)界面保護(hù)、鋰枝晶抑制工藝、柔性相變吸熱阻燃膜材料等，令鋰金屬電池可通過(guò)穿刺、跌落、短路、過(guò)充、熱濫用等嚴(yán)酷測(cè)試。
鋰金屬電池的進(jìn)階之路
以金羽新能目前的鋰金屬電池為例，其擁有五大優(yōu)勢(shì)：
安全性好：在極端情況下(擠壓、跌落、熱濫用)電池不起火不爆炸;
循環(huán)壽命長(zhǎng)：100%DOD壽命超過(guò)400次;
能量密度高：重量能量密度高達(dá)>400Wh/kg，體積能量密度高達(dá)>850Wh/L;
超輕超簿：質(zhì)量更輕、體積更小;
工作溫度寬：-40℃至60℃穩(wěn)定充放電。
以金羽新能已經(jīng)推出或即將推出的產(chǎn)品，與現(xiàn)頭部企業(yè)產(chǎn)品做對(duì)比，可獲得更直觀的感受。
在消費(fèi)電子方面，金羽新能850mAh&3.85V的待量產(chǎn)產(chǎn)品，，可提升20%續(xù)航時(shí)間;900mAh&3.85V處B樣階段的產(chǎn)品，，可提升25%續(xù)航時(shí)間。
在動(dòng)力電池方面，金羽新能高能量密度360Wh/Kg已完成B樣的產(chǎn)品，可應(yīng)用在無(wú)人機(jī)上，提高20%的續(xù)航;可將電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程提升至800公里;420Wh/Kg已完成A樣的產(chǎn)品，可將電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程提升至1200公里。
此外，金羽新能持續(xù)開(kāi)發(fā)面向特定設(shè)備需求的高能量密度電池，為型號(hào)研制、新型電池開(kāi)發(fā)提供研發(fā)服務(wù)，多款產(chǎn)品已送相關(guān)單位試用。應(yīng)用場(chǎng)景包括通訊、航天飛行器、長(zhǎng)續(xù)航無(wú)人機(jī)、導(dǎo)航設(shè)備等。
從以上可看到，鋰金屬電池用于消費(fèi)領(lǐng)域已處待量產(chǎn)階段。鋰金屬動(dòng)力電池則已經(jīng)完成B樣，下一步就是進(jìn)入C樣。
現(xiàn)在處于行業(yè)領(lǐng)先地位的金羽新能，第一代鋰金屬動(dòng)力電池馬上就將進(jìn)入C樣，說(shuō)明支持續(xù)航至少達(dá)到1000公里的鋰金屬動(dòng)力電池，即將來(lái)了!
關(guān)于金羽新能
據(jù)了解，金羽新能于2017年在北京成立研發(fā)中心，致力于新型電池的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和技術(shù)服務(wù)，是工信部鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)工作組成員、新型鋰金屬電池行業(yè)總規(guī)范的制定者，并對(duì)核心技術(shù)擁有完全獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，相關(guān)技術(shù)處于行業(yè)領(lǐng)先地位。
金羽新能于2019年在兩山理論發(fā)源地浙江安吉組建產(chǎn)業(yè)基地，其首條柔性生產(chǎn)線，覆蓋消費(fèi)電子領(lǐng)域電池量產(chǎn)到動(dòng)力電池打樣需求，將于2021年第4季度聯(lián)調(diào)完成，設(shè)計(jì)年產(chǎn)能150MWh。
目前，金羽新能用于3C領(lǐng)域的電池在持續(xù)優(yōu)化中，動(dòng)力電池處于開(kāi)發(fā)試產(chǎn)階段;面向智能穿戴客戶(hù)的電芯已交付多家客戶(hù)測(cè)試，體積能量密度超過(guò)800Wh/L;面向無(wú)人機(jī)客戶(hù)的電芯已完成測(cè)試，能量密度超過(guò)320Wh/Kg，支持最高5C瞬時(shí)放電;現(xiàn)客戶(hù)包括消費(fèi)電子行業(yè)巨頭、無(wú)人機(jī)企業(yè)以及國(guó)內(nèi)軍工企業(yè)客戶(hù)等。
研發(fā)方面，金羽新能擁有來(lái)自北京大學(xué)、哥倫比亞大學(xué)、斯坦福大學(xué)、中科院等電池研發(fā)工程師組成的超一流團(tuán)隊(duì)，每年投入大量的資金，建成材料、電芯生產(chǎn)和檢測(cè)分析為一體的研發(fā)中心和生產(chǎn)基地。
從專(zhuān)利角度看，當(dāng)前國(guó)內(nèi)第一批次30余項(xiàng)專(zhuān)利已申請(qǐng)，9項(xiàng)已經(jīng)授權(quán);第二批次30項(xiàng)專(zhuān)利已布局。此外，已與WIPO合作，正在進(jìn)行10項(xiàng)重要專(zhuān)利PCT申請(qǐng)。
發(fā)展規(guī)劃方面，金羽新能2021年的目標(biāo)是“建起來(lái)”：今年上半年籌建國(guó)內(nèi)首條鋰金屬電池產(chǎn)線，并專(zhuān)業(yè)定制設(shè)備，當(dāng)前鋰金屬電池生產(chǎn)線已落成，半年產(chǎn)值達(dá)到3000萬(wàn)元;
2022年的目標(biāo)是“跑起來(lái)”：拿到重點(diǎn)客戶(hù)的訂單，在市場(chǎng)上得到充分驗(yàn)證，年底啟動(dòng)動(dòng)力電池示范線的建立;
2023年的目標(biāo)是“好起來(lái)”：擴(kuò)大客戶(hù)及訂單，開(kāi)始測(cè)試鋰金屬電池體系在動(dòng)力方面的應(yīng)用。
“電池的續(xù)航問(wèn)題已經(jīng)困擾用戶(hù)很多年了，隨著新能源汽車(chē)和物聯(lián)網(wǎng)可穿戴領(lǐng)域的發(fā)展，如何從根本上提高電池的容量，從而解決電池的續(xù)航已經(jīng)成為行業(yè)內(nèi)最大的問(wèn)題，盡管目前很多客戶(hù)對(duì)于該體系的認(rèn)知和理解還存在偏差，但趨勢(shì)是改變不了的，未來(lái)2-3年內(nèi)，鋰金屬電池體系必將會(huì)改變現(xiàn)在電池格局。”金羽新能合伙人兼CMO劉威指出。
當(dāng)前，由于金羽能源旗下的鋰金屬動(dòng)力電池處于開(kāi)發(fā)試產(chǎn)階段，為更快地讓鋰金屬動(dòng)力電池量產(chǎn)裝車(chē)，金羽能源有了融資計(jì)劃。
引領(lǐng)金屬鋰電池的金羽新能，值得期待!
評(píng)論