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硅負極高能量密度電池商用 打破鋰電局限?

鉅大LARGE  |  點擊量:1120次  |  2018年11月10日  

摘要
硅負極的能量密度是石墨碳負極的10倍,目前通過硅負極材料的引入來提升電池能量密度已是業界公認的方向之一,日韓等大電芯廠商都在做硅負極電池的商業化,中國一些電池廠商也在跟蹤,但是至目前為止還沒有看到量產的產品.雖然都知道采用硅負極材料,但是各家的實現方式不一樣,這就是各自的knowhow了.

硅負極的能量密度是石墨碳負極的10倍,目前通過硅負極材料的引入來提升電池能量密度已是業界公認的方向之一,日韓等大電芯廠商都在做硅負極電池的商業化,中國一些電池廠商也在跟蹤,但是至目前為止還沒有看到量產的產品.雖然都知道采用硅負極材料,但是各家的實現方式不一樣,這就是各自的knowhow了.

這里,有一家神秘美國AmpriusInc(安普瑞斯公司)已開始在中國市場提供硅負極材料的高能量密度電池,去年底開始供貨給深圳的一家手機公司,目前出貨已近十萬,這應該算是硅負極高能量密度電池的首個商用案例.

這家新興的公司雖然成立才五年(09年成立),但是它的背景卻十分強大:前谷歌董事長施密特參與了首輪投資,而技術的主要發明人則是美國斯坦福大學材料科學和工程系終身教授崔屹博士,在斯坦福大學還有一個"崔屹實驗室".

崔屹畢業于中國科學技術大學,美國哈佛大學博士.目前安普瑞斯公司已獲得多個知名投資機構的青睞,除了谷歌董事長施密特外,包括美國Trident資本、美國VPCP資本、美國KPCB資本等都已是他們的投資人,而美國前能源部長諾貝爾物理獎獲得者朱棣文博士也是它的董事之一.

安普瑞斯到底有什么"knowhow",讓它成為硅負極高能量密度電池的首個商用公司,讓這么多大腕爭相參投?它能帶來的能量密度到底有多少提升呢?

"核-殼"結構突破量產障礙,能量密度提升40%

"硅負極材料目前面臨的最大挑戰是控制硅膨脹,業界想了很多辦法來克服硅膨脹.而崔屹博士發明了核–殼硅納米線結構,成功克服了控制硅膨脹."安普瑞斯員工何向陽介紹,"形象的比喻就是做成雞蛋的形狀,在硅的外面包一層碳的"蛋清",從而控制了膨脹.".

"我們目前在研發的第三代產品才是純硅負極材料,它需要用全新的電芯生產線來生產,設備都需要我們自己研發,它會采用半導體晶園生長的方式來實現硅我負極材料的生成,這個能量密度將可達到900WH/L,預計明年可以進行小批量試產."他解釋."以目前的石墨碳負極電池的能量密度,達到600WH/L差不多已到極限,而采用硅負級能迅速讓電池能量密度提升."何向陽解釋.

安普瑞斯目前第一代電池的生產,和馬上的二代電池的生產,都外包給中國的一家電芯廠商(也是蘋國的電芯供應商,名字昌旭就不提了),安普瑞斯自己沒有生產,只是在南京安普瑞斯設有中試設備.但是,第三代產品將會自己生產,工廠地可能會設在無錫.除了上面提到的一家中國手機公司開始采用他們的第一代產品,安普瑞斯已完成多項國際領先智能手機OEM的電池設計項,當然會在第二代產品中采用.如果可能的話,谷歌眼鏡也是非常有可能的對象.

安普瑞斯創始人崔屹仍在美國,引導美國的團隊進行未來材料相關的研發,南京安普瑞斯則是進行電芯研發,為客戶定制電池.除了上面提到的硅負極材料架構會從目前的一代演進到第三代外,崔屹還在引導硅負極電池電化學包括電解液,化成,預充鋰等材料的創新,同時也在研究"高電壓富鋰正極"等正極材料和技術的創新.

在正極技術方面,何向陽稱隨著手機的輸出電壓不斷提升,以讓用戶在電池耗盡被迫關機前能多用1-2%的電量,未來輸出電壓可能會提升到4.5V,這會要求正極有非常強的保護層材料,他們已可以做到.另外,主芯片廠商要求的電池突發電流也越來越大,比如MTK已從原來的2A,到4A(MT6592),未來的手機芯片還可能要求電池突發電流支持到7A,這對電化學平臺有新的要求,這也是他們的研究方向.

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