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    下一代电动汽车技术:3D打印固态电池

    来源:太原市奥蓝电子科技有限公司 时间:2021-01-26 08:47:32 浏览量:
          2021年1月,瑞士Blackstone Resources(黑石资源 )公司的专有3D打印锂离子固态电池技术,取得了一系列重要的突破。它一直通过德国子公司Blackstone Technology GmbH投资于下一代电池技术。包括获得专利的3D打印技术和对电池批量生产的研究。恰好的是,德国是全球3D打印技术最为发达的国家之一。

          与目前的锂离子电池技术相比,3D打印固态电池具有将能量密度提高一倍,制造成本降低一半的潜力。

    3D打印固态电池的比较优势

     

    当前最先进的电池生产面临的一些弱点:

    • 不够灵活,无法支持必须与产品设计相匹配的组件设计

    • 它仍然太昂贵(目标:<80US $ / kWh)

    • 不适用于未来的设计,例如全固态电池

    • 提供的能量密度仍然太低(目标: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”电极可提高能量密度。可以将电极中的材料打印成三维晶格结果。晶格意味着电极具有更大的暴露表面积,增大化学反应面积,电池效率更高。另外,3D打印电池模块不需要多余的物质即可以实现一体化。想象一下,特斯拉85kWh电池组由7104个电池组成,将7104块电池粘合在一起的胶水和电线的重量相当大了。但是如果这些变成是增材制造过程的一部分,而不是多余的材料,能量密度将大大提高

      与使用液体电解质的传统电池设计相比,Blackstone Technology的3D打印工艺具有明显的优势。显著降低成本,提高电池尺寸的生产灵活性,可以不依赖电极化学性质而实现这些优点。

       

      Blackstone的3D打印固态电池技术,解决了这些弱点:

       

      • 3D打印锂离子电池生产已经成熟,且有专利,在生产过程中可提供最大的灵活性;

      • 可节省30%的CAPEX和10%的OPEX,而采用固态技术时,可节省70%的CAPEX和30%的OPEX;

      • 世界上第一个3D打印生产工艺,可以批量生产固态电池;

      • 可将能量密度提高20%,用固态技术时可提高100%;

      • 利用自身资源来缩短供应链,并确保长期获取电池材料;

      • 通过将干燥过程减少50%,可将能源消耗降低25%,这是电池组电池最重要的制造成本——占总能源成本的45%至57%。
         

          黑石技术有限公司CEO霍尔格·格里茨卡(Holger Gritzka)表示:“我们迄今为止在3D打印电池技术方面的发展,为固态电池的大规模生产铺平了道路。除了汽车工业等主要市场之外,船舶应用和新型5G无线网络也将会受益于3D打印固态电池的优势。”

          埃隆·马斯克(Elon Musk)承认获得下一代电池技术以及生产这些电池所需的原材料的重要性。即使采用减少电池材料量的新技术,电动汽车的需求也可能很快超过这些车辆所需的电池材料量。


          马斯克预计,下一代电池将使用更少的电池金属(例如钴),而使用更多的镍和锂。实际上,随着特斯拉与大型汽车制造商的入局,所有这些金属的需求可能会大幅增加,大型汽车制造商也开始推出电动汽车,并计划把全部汽车都电动化。

          Blackstone Resources开发并测试了3D打印电池,获得欧洲“地平线2020”计划资助,在电池密度,充电周期和成本方面均取得了显著成绩。这家瑞士公司还开发了一种工作流程,可使用专有的电池打印技术在2021年以各种形状或形式来批量生产这些电池,充电速度最大可以提高大约六倍。



          利用3D打印工艺技术,美国Keracel能够将陶瓷电解质厚度降低到100um,长期目标是达到15um。这些技术进步将使Keracel陶瓷电池能够提供1200Wh/L的能量密度,这大约是标准锂离子电池的两倍,并且能够满足工业和汽车企业应用中高倍率需要。

     

          当然,对于特斯拉来说,因为股价高,资本充足,可以通过有针对性的收购迅速加快步伐。

     
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