從1859年最初的鉛酸電池，到后來的鎳氫電池，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)展越來越快，而且朝著輕薄化、高容量的趨勢發(fā)展。
時間來到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始觸及天花板，市場亟需新一代電池體系。全固態(tài)鋰電池雖然是一個方向，但實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化需要很長的路要走。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)航時間和續(xù)航里程是行業(yè)永遠(yuǎn)的痛點。新一代鋰金屬電池能解決行業(yè)痛點，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稱為金屬鋰電池，但是前者是專業(yè)的稱謂。
要將當(dāng)前的動力電池能量密度提升一個量級，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，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、無人機等。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、電動船舶、電動飛機等領(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，金羽新能圍繞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，針對性設(shè)計模切、化成等工藝。”黃杜斌博士稱。
“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李愛軍博士稱。
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穿刺、跌落、短路、過充、熱濫用等嚴(yán)酷測試。
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：
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：100%DOD壽命超過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)品做對比，可獲得更直觀的感受。
在消費電子方面，金羽新能850mAh&3.85V的待量產(chǎn)產(chǎn)品，，可提升20%續(xù)航時間;900mAh&3.85V處B樣階段的產(chǎn)品，，可提升25%續(xù)航時間。
在動力電池方面，金羽新能高能量密度360Wh/Kg已完成B樣的產(chǎn)品，可應(yīng)用在無人機上，提高20%的續(xù)航;可將電動汽車?yán)m(xù)航里程提升至800公里;420Wh/Kg已完成A樣的產(chǎn)品，可將電動汽車?yán)m(xù)航里程提升至1200公里。
此外，金羽新能持續(xù)開發(fā)面向特定設(shè)備需求的高能量密度電池，為型號研制、新型電池開發(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)用場景包括通訊、航天飛行器、長續(xù)航無人機、導(dǎo)航設(shè)備等。
從以上可看到，鋰金屬電池用于消費領(lǐng)域已處待量產(chǎn)階段。鋰金屬動力電池則已經(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，第一代鋰金屬動力電池馬上就將進(jìn)入C樣，說明支持續(xù)航至少達(dá)到1000公里的鋰金屬動力電池，即將來了!
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，并對核心技術(shù)擁有完全獨立的知識產(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，覆蓋消費電子領(lǐng)域電池量產(chǎn)到動力電池打樣需求，將于2021年第4季度聯(lián)調(diào)完成，設(shè)計年產(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，動力電池處于開發(fā)試產(chǎn)階段;面向智能穿戴客戶的電芯已交付多家客戶測試，體積能量密度超過800Wh/L;面向無人機客戶的電芯已完成測試，能量密度超過320Wh/Kg，支持最高5C瞬時放電;現(xiàn)客戶包括消費電子行業(yè)巨頭、無人機企業(yè)以及國內(nèi)軍工企業(yè)客戶等。
研發(fā)方面，金羽新能擁有來自北京大學(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，每年投入大量的資金，建成材料、電芯生產(chǎn)和檢測分析為一體的研發(fā)中心和生產(chǎn)基地。
從專利角度看，當(dāng)前國內(nèi)第一批次30余項專利已申請，9項已經(jīng)授權(quán);第二批次30項專利已布局。此外，已與WIPO合作，正在進(jìn)行10項重要專利PCT申請。
發(fā)展規(guī)劃方面，金羽新能2021年的目標(biāo)是“建起來”：今年上半年籌建國內(nèi)首條鋰金屬電池產(chǎn)線，并專業(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3000萬元;
2022年的目標(biāo)是“跑起來”：拿到重點客戶的訂單，在市場上得到充分驗證，年底啟動動力電池示范線的建立;
2023年的目標(biāo)是“好起來”：擴大客戶及訂單，開始測試鋰金屬電池體系在動力方面的應(yīng)用。
“電池的續(xù)航問題已經(jīng)困擾用戶很多年了，隨著新能源汽車和物聯(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)最大的問題，盡管目前很多客戶對于該體系的認(rèn)知和理解還存在偏差，但趨勢是改變不了的，未來2-3年內(nèi)，鋰金屬電池體系必將會改變現(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力電池處于開發(fā)試產(chǎn)階段，為更快地讓鋰金屬動力電池量產(chǎn)裝車，金羽能源有了融資計劃。
引領(lǐng)金屬鋰電池的金羽新能，值得期待!
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