2022动力电池技术最新突破,2023年全球动力电池

《澎湃新闻》记者王灿蓉

3D打印技术能打印电动汽车的电池吗? 新技术的运用会给新能源时代带来什么样的转变和卓越?

目前,世界上许多公司正在尝试开发3D打印电池,并期待将其推向市场。

3D打印能源设备这一市场还处于发展的初级阶段,但目前已有一些公司试图将相关技术商业化。 例如,瑞士投资公司黑石资源( Blackstone Resources )的目标是到2025年将新的3D打印钠电池推向市场。 固体电池技术开发公司Sakuu Corporation (前身为KeraCel Inc.)也将于2023年发售高性能3D打印电池。 此前,该公司已明确第一代非印刷锂金属电池达到了800Wh/L的能量密度。 也就是说,每升锂离子电池电解液中存在800Wh/L的能量。 这将有助于该公司未来实现全3D打印高性能固态电池。

Sakuu固态电池,图为来自Sakuu公司

英国3D打印机制造商Photocentric也加入了前述行列。 该公司计划成立专门的电池开发部门,设计包括3D打印电池电极在内的节能存储设备,并利用该技术为特斯拉未来的Giga工厂生产经济型燃料电池。

据研究机构Strategic Market Research介绍,2023年到2030年,3D打印电池市场预计将以19.53%的复合年均增长率扩大。 能源存储需求的持续增长、可穿戴设备和物联网( IoT )传感器等的发展推动了3D打印电池市场的增长。 具体来说,对节能电池需求的增加是推动这个市场增长的主要因素。 据国际可再生能源机构( IRENA )称,世界需要约150千兆瓦的电池存储量,以满足到2030年实现可再生能源发电量约45%的理想目标。

在3D打印电池市场的最终用户中,“能量存储设备”部分占有很大的市场份额。 能量存储器件可以广泛应用于笔记本电脑、手机、电动汽车等各个领域。 2023年全球电动汽车销量约为675万辆,2023年销量约为950万辆,比2023年增长108%。

随着电动汽车行业的快速发展,锂离子电池仍然是该行业不可缺少的部分。 美国在2023年第一季度进口了14万吨以上的锂离子电池,比上一季度增长了153.9%。 本季度中,从美国进口的锂离子电池77.5%都来自中国。 因此,美国企业也开始探索3D打印电池技术,进一步减少对进口材料的依赖。

图为来自6K公司

今年5月,美国3D打印材料开发公司6K通过D轮融资成功融资1.02亿美元,扩大了3D打印金属粉末和锂电池阴极材料的产能,应对锂离子电池市场需求的快速增长。

6K公司首席执行官Aaron Bent表示:“由于电动汽车的发展,以及对通信备份、数据中心和电厂等关键基础架构的需求,锂离子电池市场将在未来10年内增长10倍。”

UniMelt等离子技术系统内部照片,照片来自6K公司

美国6K公司的产品主要以其特有的UniMelt等离子技术为主。 在材料的制备过程中,该工艺可将回收的原料转用于3D打印金属粉末,有效地替代了气体雾化和等离子雾化的传统工艺。 该公司表示其技术可以达到提高可持续性和生产效率,并降低成本。

6K能源部门2023年4月成立卓越中心后,上述技术被用于锂离子电池材料的开发。 他说,通过其等离子技术,该公司可以直接控制金属粉末的物理和化学粒子性质,有助于设计更经济的电动汽车电池组。

为此,6K筹集了5100万美元用于电池材料的开发,收购了一家特殊冶金产品公司,并与锂矿山巨头美国雅宝公司( Albemarle )合作开发了电池。 今年8月,6K将耗资3000万美元成立电池卓越中心,首批产能计划推进10~20千兆瓦的电池阴极工厂,并于2024年初投产。

“这项创新技术有助于能源转型和电池价值链优化。 ”科赫投资集团旗下子公司科赫战略平台( KSP )总经理Jeremy Bezdek认为,6K公司创造了变革性的电池材料生产和回收利用生态系统,提供了可使用各种化学品全面生产的通用技术。

但总的来说,3D打印能源设备的市场发展还处于初级阶段。

在国内,长春交大高能科技有限公司也是世界上首家从事3D打印电池技术的产业化企业之一。 据悉,该公司拥有自主研发的基于3D打印电池技术和3D打印技术的数字智慧制造解决方案,在3D打印中创新电池正负极的制造环节。 2023年12月,交大高能获得了“复合材料用锂离子电池正极3D打印设备”的专利认可。

责任编辑:李跃群

校对:丁晓

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