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颠覆传统锂电,固态电池能量密度已高达800Wh/L

来源:能源学人 | 作者:admin | 分类:技术 | 时间:2022-03-18 | 浏览:16566
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锂电网讯:Sakuu是第一家用3D打印技术制造固态电池(SSB)的公司,其第一代锂金属电池能量密度目前已高达800 Wh/L(图1),其到2023年的目标是做到1200 Wh/L(图2)。到目前为止,市场领先的锂离子电池,例如当今最畅销的电动汽车中的锂离子电池,其体积能量密度范围为500-700 Wh/L。

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图1 800 Wh/L的3D打印锂金属电池。


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图2 Sakuu公司锂金属电池能量密度发展趋势及目标。

Sakuu创始人兼首席执行官Robert Bagheri说到,采用全新3D打印方法制造的安全、可持续和高性能SSB可以解决关键的供应链和安全问题,同时超越当今锂离子电池的限制。我们有望在2023年之前开发出这种“圣杯”固态电池。

自2020年8月开始开发以来,Sakuu电池的体积能量密度呈指数级增长,从刚开始的35Wh/L到如今的800Wh/L,体积能量密度已经翻了近23倍!除了能量密度达到了800 Wh/L外,电池在循环200次后还能表现出97%的高能量保持率。在保持无枝晶的同时,预计循环寿命能达到800次(达到初始容量的80%)。

Sakuu预计其第二代全打印SSB的能量密度将再次大幅飞跃,样品电池将于2023年初开始交付。3D打印电池是在其Kavian 3D打印平台上开发的,可在超级工厂环境中提供快速、大规模、低成本的电池制造。

去年7月份,Sakuu已经发布了一款3Ah的固态锂金属电池 (图3),其性能等同或优于当前的锂离子电池。电池由30个子电池组成,采用锂金属和专有的印刷陶瓷隔板。该电池使用了当前行业标准的正极材料,未来可支持更高电压的正极,有望将能量再提升~25%。

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图3 3Ah的固态锂金属电池。

在去年,Sakuu还获授了三项支持打印固态电池的核心专利:

1)具有密封阳极结构的混合固态电池;

2)三维、增材制造系统,以及制造三维物体的方法;

3)电子照相多材料3D打印机。

专利1是有关一种整体式陶瓷电化学电池壳体。所述电化学子电池壳体中的每个电化学子电池壳体包括阳极容纳空间、阴极容纳空间、位于所述阳极容纳空间与所述阴极容纳空间之间的隔板,以及集成电子传导电路。这种设计可以允许电池有更高的充电速率,而不会带来锂离子电池的安全风险;提高了固态电池的能量密度,而不会影响稳定性和使用寿命。

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专利2公开了一种三维增材制造系统。第一和第二打印机模块分别在第一和第二载体基底上形成一系列第一图案化单层对象和第二图案化单层对象。图案化的单层对象在组装站的组装板上被组装成三维物体。

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最后一项专利是一种电子照相3D打印机系统,可用于创建3D部件。电子照相术能够以非常高的精度快速打印大面积的薄层——非常适合用于打印固态电池。这项新专利允许使用电子照相术打印以前无法制造的多种工程材料,例如陶瓷、金属和聚合物材料。

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