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揭秘TSLA400Wh/kg動力鋰電池及其幕后公司

鉅大LARGE  |  點擊量:577次  |  2023年01月11日  

TSLACEO馬斯克在推特上又透露了一個動力鋰電池的重磅信息,信息點重要體現(xiàn)在:能量密度400Wh/kg;具有高循環(huán)壽命;批量生產(chǎn)在即(不止存在于實驗室中);可能要3到4年。


也就是說,該動力鋰電池壽命長,能量密度高,或在3到4年內(nèi)批量生產(chǎn)。


TSLAModel3中使用的松下2170電池的能量密度在2018年底約為250Wh/kg,而最近的估計則為260Wh/kg。因此,假如這些估算正確的話,400Wh/kg意味著TSLA電池能量密度提高50%。


馬斯克曾多次表示,電池的能量密度要提高到400Wh/kg以上才能實現(xiàn)可行的商業(yè)電動飛行。所以,這款電池很有可能會被裝載到電動飛機上?


值得注意的是,松下對《路透社》透露,它計劃在5年內(nèi)將其為TSLA供應(yīng)的2170電池的能量密度提高20%。這和馬斯克暗示的?50%的改善還相距甚遠?;蛟S,這意味著TSLA期望自己實現(xiàn)這一成就。

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度:0~45℃
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-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

靠近TSLA秘密實驗室?


實際上,創(chuàng)造這項新電池技術(shù)的公司是一家叫做Amprius的前沿電池制造公司。它就是幕后的大腦。


而發(fā)現(xiàn)TSLA新電池技術(shù)幕后公司的過程也是非常有趣。據(jù)了解,TSLA先在官網(wǎng)上公布一張背景為黑色,布滿白色散點形成的沙丘狀條線,印有2020AnnualMeetingofStockholdersandBatteryDay的宣傳圖。這張宣傳圖引發(fā)海外人士的興趣,于是他們深扒了圖片,最終揭示出它的隱藏的秘密。


他們從海報中去掉背景和文字,修改比較度,之后通過谷歌搜索,發(fā)現(xiàn)整個圖形接近一種硅納米線的材料。這種材料就指向Amprius公司。


到這里事情還沒有結(jié)束。這家公司和TSLA又有什么關(guān)系?

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標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測繪、無人設(shè)備

根據(jù)一份弗里蒙特的分區(qū)管理許可報告,Amprius的設(shè)計、研發(fā)、制造子公司AmpriusTechnologies作為申請人,尋求在海灣工業(yè)區(qū)建立鋰電池研發(fā)設(shè)施。Amprius從事研發(fā)高空無人機和飛行出租車等航天器所需的鋰電池。


航拍圖片顯示,Amprius選址的北方就是TSLA位于PageAve和KatoRoad的電池制造廠和秘密電池實驗室。它直接將辦公室搬到了TSLA電池實驗室,同時TSLA也將在該廠舉辦電池日活動。


AmpriusTechnologies選址


Amprius有何獨到之處?


Amprius在官網(wǎng)上給自己的定位是能量密度和循環(huán)壽命的游戲改變者。它用來徹底改變電池,創(chuàng)造最高能量密度鋰電池的技術(shù)是100%硅納米線技術(shù)。


Amprius將納米技術(shù)和電池的電化學(xué)結(jié)合起來,并研究該項技術(shù)的實際應(yīng)用價值。AmpriusTechnologies電池是在包含100%硅納米線陽極的專利技術(shù)平臺上開發(fā)的,和任何其他鋰電池技術(shù)相比,它以更少的重量和體積供應(yīng)了更多的能量和功率。AmpriusTechnologies電池供應(yīng)的能量密度比帶有碳陽極的標(biāo)準(zhǔn)鋰電池高出50%。(來自官網(wǎng)介紹,有關(guān)Amprius前幾年的技術(shù)研發(fā)進展可參看【連載】美國電動汽車技術(shù)研發(fā)進展–Amprius納米級硅負極先進電池項目進展)


使用電子顯微鏡掃描的AmpriusTechnologies的硅納米線陽極的橫截面圖像


其實,這項技術(shù)研究方向自它的成立就確定了下來。其創(chuàng)始人崔屹,斯坦福大學(xué)華人教授,在哈佛大學(xué)和加州伯克利大學(xué)讀博和從事博士后研究期間,從事納米材料的合成工作。后經(jīng)勞倫斯伯克利國家實驗室主任StevenChu的啟發(fā),他開始將納米技術(shù)和電池結(jié)合起來。


他認為,鋰電池的重要限制因素是可以保留在電池電極中的鋰量。在常規(guī)電池中,陽極由石墨制成,但它存儲的能量有限制。硅的存儲容量約為石墨的10倍,但它有一個重要缺點:充電時,硅會急劇膨脹,導(dǎo)致硅破裂并使電池失效。一些公司試圖將硅和石墨混合,但是這些電池?zé)o法發(fā)揮硅可能具有的100%存儲容量能力。


來自Amprius官網(wǎng)


2007年,斯坦福大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),利用納米技術(shù),他們能夠在微小的硅納米線中存儲鋰。這些納米線的厚度約為一張紙的千分之一。硅納米線吸收鋰后仍會膨脹,但納米技術(shù)可防止硅破裂。它的優(yōu)勢在于:


活性硅含量最高的材料100%的硅:由于硅是能量密度的最佳材料,因此納米線技術(shù)使用100%的硅意味著可以供應(yīng)當(dāng)今世界上能量密度最高的電池。


高導(dǎo)電性和連接性:Amprius的硅無需粘合劑即可直接連接至基材。這意味著沒有任何東西可以阻止電流流動。納米線技術(shù)具有市場上最高的能量/功率比。


出色的循環(huán)壽命:AmpriusTechnologies100%硅納米線電池具有出色的循環(huán)壽命,并且會不斷提高。在包括美國國家實驗室和重要航天公司在內(nèi)的多個組織的實際使用中已經(jīng)證明了這一點。


據(jù)其官網(wǎng)圖片顯示,Amprius的硅納米線電池體積能量密度可達到1200~1400Wh/L,重量能量密度超過450Wh/kg。


據(jù)報道,這項技術(shù)已經(jīng)給它引來了超過1億美元的融資,投資人包含美國最大風(fēng)司KPCB、Trident投資公司、VantagePoint投資公司、Google前CEOEricSchmidt、InnovationEndeavors、SAIFPartners、盈富泰克、空中客車公司。


在我國也能同步?


除了美國本土的技術(shù)研發(fā)、合作、融資外,它最早從2011年在我國開始布局。


其中,它在南京開設(shè)兩家公司,安普瑞斯(南京)航運動力有限公司,負責(zé)技術(shù)進出口、船用配套設(shè)備制造、電池制造、銷售、新能源汽車換電設(shè)施銷售等;安普瑞斯(南京)動力能源有限公司負責(zé)技術(shù)進出口、電池制造、電池銷售。


2014年,Amprius和和無錫產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團有限公司共同出資組建安普瑞斯無錫有限公司,投資總額2億美元,主營電池系統(tǒng)管理軟件技術(shù)的研發(fā)、消費類電子產(chǎn)品的鋰電池的開發(fā)、生產(chǎn)、以及上述產(chǎn)品的批發(fā)、進出口業(yè)務(wù)及售后維護服務(wù)等。據(jù)說它的產(chǎn)品已用于部分移動設(shè)備中。


當(dāng)透視Amprius后,可以發(fā)現(xiàn)它和Maxwell的干電極技術(shù)和超級電容存在極大的相似之處:推崇具有深意的新電池技術(shù),大力提高能量密度,以及對TSLA電池性能的提高短時間內(nèi)不會有立竿見影的用途。


或許正因如此,馬斯克在推特里沒有非常確信,而是用了Probably3to4years。

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