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作者|杨逍
编辑|苏建勋
能量密度是动力电池的一个重要演进方向,它决定了产品的续航时间和性能。
目前各国都制定了自己的动力电池规划路线,普遍希望在2025年达到能量密度400Wh/kg, 2030年突破500Wh/kg,。
提高电池能量密度有两种方法,一是改变电池结构和优化系统设计,这影响着释放材料能量的上限;二是电极活性材料的迭代,正负极材料技术路线的选择决定了电池能量密度的上限,是实现能量密度提升的根本路径。
盟维科技CEO周莉莎认为,从电极活性材料演进路径来看,锂金属电池是动力电池的终极形态。
使用石墨负极的锂离子电池能量密度上限在280Wh/kg附近,当下产业研究产品已接近理论能量上限,无法满足未来动力电池的能量密度要求;使用硅碳或硅氧材料的上限为350Wh/kg范围,使用纯硅负极理论上可实现500Wh/kg,但存在硅体积膨胀的缺点无法实现产业化;而使用锂金属负极,可以轻松达到400Wh/kg以上的能量密度,同时锂金属负极本身可提供锂离子,未来可搭配硫、空气等不含锂离子的高比容量正极材料,实现能量密度700Wh/kg以上的提升,是不会被替代的终局负极方案 。
高能量密度的锂金属电池路线
随着电池朝着高能量密度发展,锂金属电池开始进入产业视野。
锂电池最早出现于1972年,负极采用的就是锂金属,但当时的技术无法解决锂枝晶生长和固体-电解液界面相(SEI)稳定的问题,所以到90年代,出现了正极采用氧化物、负极选择石墨的方案,在安全性和商业化可信度上找到了平衡。
安徽盟维(Montavista)新能源科技有限公司核心团队2008年开始就曾在美国能源部下属国家实验室及中国科学院对锂硫电池和纳米材料做过深度研究,对锂枝晶生长机理观测、电池循环寿命验证和突破等积累了大量经验。2017年,盟维团队自主研发了超凝聚电解液,结合锂负极保护技术,可有效抑制锂枝晶的生长,解决锂金属电池应用安全及副反应消耗问题。2018年,公司产业化基地正式落成。
据盟维科技周莉莎介绍,目前,盟维科技交付产品的能量密度已达530Wh/kg,300次循环后仍可保持超过90%的容量,且250次充放电循环后,电池能量密度仍超过400Wh/kg。此外,盟维科技的产品具有快充、放电倍率性能好、能适应高低温性能等优势。 同时,公司在研产品已突破650 Wh/kg,针对新能源车的样品,经过500次深度充放电循环,容量保持率仍高于80%以上。
工程能力上,盟维科技自研了锂金属软包电池自动化生产技术及核心设备,实现锂金属电池自动化批量生产,且产品一致性高。2022年9月,盟维科技首创锂金属自动化制造线,正式在合肥经开区落地,产能设计为100兆瓦时。
从可制造性看,公司锂金属电池产线兼容现有锂离子电池60%+产线,可实现规模化制造。
在核心团队上,创始人张跃钢教授是纳米材料领域著名科学家,国家高层次海外引进人才,有着30多年在世界500强企业以及国际知名研究机构主持重大科研项目经验,其带领的研究团队在锂硫电池原型器件研究上曾创造和刷新同类型电池性能最高世界纪录。公司CEO周莉莎则有着15年以上电化学领域的研究和产业经验。
目前,盟维科技共有100多名员工,技术研发则出自中科大等985高校,占比60%以上,生产制造人员主要出自锂电行业头部企业,有着丰富的工程制造经验。
形成面向多场景的产品矩阵
高能量密度锂金属电池可在平流层无人机、行业无人机、eVTOL飞行器、电动汽车、电动飞机等应用场景,潜在市场空间超千亿美元。
盟维科技目前已具备面向平流层无人机场景的超高能量密度的E系列电池,能量密度已突破530Wh/kg;面向行业无人机和eVTOL飞行器场景的超高倍率性能的P系列电池,倍率性能达10C;面向电动汽车、电动飞机等场景的超高循环寿命的S系列电池, 47Ah和100Ah大容量电池已发布,目前处于A样阶段。
盟维科技产品已通过国内外多家头部客户及权威机构测试验证,并取得UN38.3检测认证,可通过针刺、短路、高温、过充过放、温度冲击等安全标准测试。
盟维科技在平流层无人机场景已实现批量化出货,应用于通信中继、地理测绘、环境侦察等场景,对能量密度要求极高,有着数十亿美元的市场空间。
周莉莎表示,目前商用锂离子电池的能量密度的大多在300Wh/kg以下,无法满足平流层无人机夜间的续航要求,客户需求能量密度400Wh/kg以上。公司出货的超高能量密度的E系列电池能量密度可达530Wh/kg,且具备极端环境适应性要求。
行业无人机是另一大锂金属电池落地场景,可应用于工业巡检、中短程物流配等场景。不仅需要高能量密度,同时对放电效率和循环寿命的综合性能要求较高。
周莉莎告诉36氪,盟维科技的超高倍率性能的P系列电池可保持400Wh/kg的能量密度的前提下,持续放电倍率可以达到10C,具有耐久性的循环寿命。经过国际客户实景飞行测试,搭载盟维锂金属电池的行业无人机飞行时间延长70%以上。
在电动飞机和电动汽车应用领域,客户的核心诉求在于,在保证高能量密度和安全的情况下,同时具备高循环寿命。
针对这类需求,盟维科技开发了超高循环寿命的S系列,47Ah和100Ah样品已发布。公司通过与国内外车企建立合作,进一步提升了产品综合性能,经过500次循环后容量保持率仍高于80%以上,目前处于A样阶段。随着技术不断迭代,循环寿命将进一步突破800圈,满足量产装车的要求。
盟维科技曾获得中科创星、华控基金、合肥创新投等多家头部机构投资。目前,公司正计划进行新一轮融资,融资资金将主要用于产线扩建、市场拓展,研发投入和人才引进。
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快照生成时间:2023-07-14 12:45:06
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