无负极锂金属电池商业交付

 
 
 

锂金属负极由于其超高的理论比容量(3860 mAh/g)以及最负的电极电(-3.04V vs. 标准氢电极)被誉为电池负极材料的“圣杯”。但锂金属电池在装配过程中需要使用锂金属带,这给实际加工和电池组装带来了极大的困难。与此同时锂金属的高昂成本和制备、使用过程中的安全风险也限制了锂金属电池的规模应用。

无负极锂金属电池是锂金属电池的升级版本,在充电过程中,锂离子在负极铜集流体表面与电子结合,沉积一层锂金属;在放电过程中,沉积在负极铜集流体上的锂金属发生溶解,重新回到正极当中,如此反复。由于没有了负极活性材料,这就使得无负极锂金属电池在兼顾高能量密度同时,体积能量密度和安全性得以提升,制造成本也大幅下降。
 

 

锂金属电池/无负极锂金属电池的结构示意图

 

作为《锂金属蓄电池及电池组行业规范》的主要起草单位,金羽新能在锂金属电池体系开发方面做了大量探索,重点解决锂枝晶生长和粉化的问题,将锂金属电池产品循环寿命提升到600圈以上。与此同时,我们通过原位补锂实现无负极锂金属电池体系构建,同时通过基于半固态的电池体系优化,实现界面SEI膜的稳定。
 

金羽一代锂金属电池进行的穿刺测试

 

在一代锂金属电池产品交付客户的基础上,我们开发了二代无负极锂金属电池产品。代表型号容量为15Ah,质量能量密度超过420Wh/kg,体积能量密度超过1100Wh/L。在前期客户样品验证获得通过的基础上,金羽新能进一步解决了无负极锂金属电池量产的多项技术难题,包括超薄铜箔快速切叠、新型电解液大批量制备、体积膨胀约束工艺等。实际飞行测试表明,客户无人机续航时间从30分钟提升到60分钟以上,极大提升了无人机的作业范围。

 

超薄铜箔的无涂布切叠工艺

 

客户至上,产品为王。面向客户需求,金羽亦开发了300Wh/Kg以上高功率系列电池和10分钟超快充半固态电池产品,我们将继续探究其性能边界,用先进电池技术服务低空经济等行业发展。

 

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