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能源環(huán)境新聞

3D打印固態(tài)電池即將在德國量產(chǎn)!

星之球科技 來源:南極熊3d打印2021-01-25 我要評論(0 )   

南極熊導(dǎo)讀:3D打印固態(tài)電池在2021年即將在德國量產(chǎn)!能量密度提高1倍,充電速度提高6倍!優(yōu)先配套德國龐大的汽車制造業(yè)。寶馬/奔馳/大眾/奧迪/保時捷等廠商,在電...

南極熊導(dǎo)讀:3D打印固態(tài)電池在2021年即將在德國量產(chǎn)!能量密度提高1倍,充電速度提高6倍!優(yōu)先配套德國龐大的汽車制造業(yè)。寶馬/奔馳/大眾/奧迪/保時捷等廠商,在電動汽車時代有翻身的機會嗎?


2021年1月,南極熊3D打印網(wǎng)獲悉,瑞士Blackstone Resources(黑石資源 )公司的專有3D打印鋰離子固態(tài)電池技術(shù),取得了一系列重要的突破。它一直通過德國子公司Blackstone Technology GmbH投資于下一代電池技術(shù)。包括獲得專利的3D打印技術(shù)和對電池批量生產(chǎn)的研究。恰好的是,德國是全球3D打印技術(shù)最為發(fā)達的國家之一。


與目前的鋰離子電池技術(shù)相比,3D打印固態(tài)電池具有將能量密度提高一倍,制造成本降低一半的潛力。


3D打印固態(tài)電池的比較優(yōu)勢


當前最先進的電池生產(chǎn)面臨的一些弱點:


不夠靈活,無法支持必須與產(chǎn)品設(shè)計相匹配的組件設(shè)計


它仍然太昂貴(目標:<80US $ / kWh)


不適用于未來的設(shè)計,例如全固態(tài)電池


提供的能量密度仍然太低(目標:600英里且> 300Wh / kg)


原材料仍然不安全


碳排放仍然太高



△3D打印的“多孔”電極可提高能量密度??梢詫㈦姌O中的材料打印成三維晶格結(jié)果。晶格意味著電極具有更大的暴露表面積,增大化學反應(yīng)面積,電池效率更高。另外,3D打印電池模塊不需要多余的物質(zhì)即可以實現(xiàn)一體化。想象一下,特斯拉85kWh電池組由7104個電池組成,將7104塊電池粘合在一起的膠水和電線的重量相當大了。但是如果這些變成是增材制造過程的一部分,而不是多余的材料,能量密度將大大提高


與使用液體電解質(zhì)的傳統(tǒng)電池設(shè)計相比,Blackstone Technology的3D打印工藝具有明顯的優(yōu)勢。顯著降低成本,提高電池尺寸的生產(chǎn)靈活性,可以不依賴電極化學性質(zhì)而實現(xiàn)這些優(yōu)點。



△3D打印固態(tài)電池生產(chǎn)工作流程


Blackstone的3D打印固態(tài)電池技術(shù),解決了這些弱點:


3D打印鋰離子電池生產(chǎn)已經(jīng)成熟,且有專利,在生產(chǎn)過程中可提供最大的靈活性;


可節(jié)省30%的CAPEX和10%的OPEX,而采用固態(tài)技術(shù)時,可節(jié)省70%的CAPEX和30%的OPEX;


世界上第一個3D打印生產(chǎn)工藝,可以批量生產(chǎn)固態(tài)電池;


可將能量密度提高20%,用固態(tài)技術(shù)時可提高100%;


利用自身資源來縮短供應(yīng)鏈,并確保長期獲取電池材料;


通過將干燥過程減少50%,可將能源消耗降低25%,這是電池組電池最重要的制造成本——占總能源成本的45%至57%。





△世界上第一個使用印刷電極的功能性電池已通過測試


黑石技術(shù)有限公司CEO霍爾格·格里茨卡(Holger Gritzka)表示:“我們迄今為止在3D打印電池技術(shù)方面的發(fā)展,為固態(tài)電池的大規(guī)模生產(chǎn)鋪平了道路。除了汽車工業(yè)等主要市場之外,船舶應(yīng)用和新型5G無線網(wǎng)絡(luò)也將會受益于3D打印固態(tài)電池的優(yōu)勢?!?/p>



△特斯拉的股價已經(jīng)漲得高到了火星,市值達8000億美元,是寶馬+奔馳+大眾等一批傳統(tǒng)汽車廠商市值的總和還高


埃隆·馬斯克(Elon Musk)承認獲得下一代電池技術(shù)以及生產(chǎn)這些電池所需的原材料的重要性。即使采用減少電池材料量的新技術(shù),電動汽車的需求也可能很快超過這些車輛所需的電池材料量。


馬斯克預(yù)計,下一代電池將使用更少的電池金屬(例如鈷),而使用更多的鎳和鋰。實際上,隨著特斯拉與大型汽車制造商的入局,所有這些金屬的需求可能會大幅增加,大型汽車制造商也開始推出電動汽車,并計劃把全部汽車都電動化。


3D打印固態(tài)電池正在量產(chǎn)


Blackstone Resources開發(fā)并測試了3D打印電池,獲得歐洲“地平線2020”計劃資助,在電池密度,充電周期和成本方面均取得了顯著成績。這家瑞士公司還開發(fā)了一種工作流程,可使用專有的電池打印技術(shù)在2021年以各種形狀或形式來批量生產(chǎn)這些電池,充電速度最大可以提高大約六倍。


2020年11月,黑石在德國德貝恩鎮(zhèn)薩克森州的Am Fuchsloch工業(yè)園區(qū)開設(shè)了第一家3D打印電池生產(chǎn)工廠,配套德國的汽車制造業(yè),將大量生產(chǎn)用于工業(yè)應(yīng)用以及電動汽車的下一代電池。首期工廠的生產(chǎn)能力將達到每年0.5 GWh。


相關(guān)知情人告訴南極熊3D打印網(wǎng),首批固態(tài)電池原型已經(jīng)過測試,3D打印大量生產(chǎn)所需的許多電池復(fù)合材料、外殼和固態(tài)電解質(zhì)。在開發(fā)和測試了這項技術(shù)之后,Blackstone準備計劃生產(chǎn)3D打印的固態(tài)電池。這會改變固態(tài)電池的發(fā)展。自動化3D打印生產(chǎn)工藝,比傳統(tǒng)的電池生產(chǎn)工藝減少了70%的固定投資。固態(tài)電池也更安全,不使用對環(huán)境更有害的易燃液體電解質(zhì)。


除黑石集團外,現(xiàn)在還有眾多公司爭相角逐下一代電池技術(shù)。在下一代技術(shù)(包括固態(tài)電池和新的先進制造技術(shù))方面,這些公司可能會擊敗特斯拉。


利用3D打印工藝技術(shù),美國Keracel能夠?qū)⑻沾呻娊赓|(zhì)厚度降低到100um,長期目標是達到15um。這些技術(shù)進步將使Keracel陶瓷電池能夠提供1200Wh/L的能量密度,這大約是標準鋰離子電池的兩倍,并且能夠滿足工業(yè)和汽車企業(yè)應(yīng)用中高倍率需要。


當然,對于特斯拉來說,因為股價高,資本充足,可以通過有針對性的收購迅速加快步伐。


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