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3D打印動力電池是否會成為能源轉(zhuǎn)型的下一個出口?
日期:2022-07-06   [復制鏈接]
責任編輯:sy_luxuanru 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
 3D打印技術是否可以打印電動汽車電池?新技術的運用會為新能源時代帶來哪些轉(zhuǎn)變或顛覆?

目前,世界上不少公司正嘗試開發(fā)3D打印電池,并期望將其推向市場。

盡管3D打印能源設備這一市場仍處于發(fā)展早期階段,目前已有一些公司正試圖將相關技術商業(yè)化。例如,瑞士投資公司黑石資源(Blackstone Resources)目標在2025年之前將一種新的3D打印鈉離子電池推向市場。固態(tài)電池技術開發(fā)商Sakuu Corporation (前身為KeraCel Inc.)也打算在2023年推出高性能3D打印電池。此前,該公司透露其第一代非打印鋰金屬電池達到了800Wh/L的能量密度(即每升鋰離子電池電解液中存有800瓦時能量),這將有助于該公司未來實現(xiàn)全3D打印高性能固態(tài)電池。


 

Sakuu固態(tài)電池,圖片來自Sakuu Corporation

英國3D打印機制造商Photocentric也加入了前述行列。該公司成立了一個專門的電池研發(fā)部門,以設計含有3D打印電池電極的節(jié)能存儲設備,并計劃利用其技術,為特斯拉日后的Giga工廠生產(chǎn)經(jīng)濟型燃料電池。

根據(jù)研究機構(gòu)Strategic Market Research,預計在2020年至2030年內(nèi),3D打印電池市場將以19.53%的復合年均增長率速度擴張。能源存儲需求的持續(xù)增長、可穿戴設備和物聯(lián)網(wǎng)(IoT)傳感器等發(fā)展正在推動3D打印電池市場的增長。具體來說,對節(jié)能電池需求的不斷增長是推動該市場增長的主要因素。國際可再生能源機構(gòu)(IRENA)表示,世界需要大約150千兆瓦的電池存儲量,才能滿足到2030年實現(xiàn)將近45%可再生能源發(fā)電量的理想目標。

在3D打印電池市場的終端用戶方面,“能源存儲設備”部分占據(jù)了較大市場份額。能量存儲設備可以廣泛應用于不同領域,如筆記本電腦、手機和電動汽車。2021年全球電動汽車銷量約為675萬輛,2022年銷量約為950萬輛,與2020年相比增長了108%。

隨著電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展,鋰離子電池依舊是該行業(yè)中不可或缺的部分。美國在2022年第一季度進口了超過14萬噸鋰離子電池,比上個季度增長了153.9%。在該季度中,美國進口的鋰離子電池77.5%均來自于中國。因此,美國企業(yè)也開始探索3D打印電池技術,進一步減少對進口材料的依賴。


 

圖片來自6K公司

今年5月,美國3D打印材料開發(fā)商6K在D輪融資中成功融資1.02億美元,以擴大3D打印金屬粉末和鋰電池陰極材料的生產(chǎn)能力,從而應對鋰離子電池市場需求的快速增長。

6K公司首席執(zhí)行官Aaron Bent表示,“由于電動汽車的增長,以及電信備份、數(shù)據(jù)中心和發(fā)電廠等關鍵基礎設施的需求,鋰離子電池市場將在未來10年增長10倍。”


 

UniMelt等離子技術系統(tǒng)內(nèi)部圖片,圖片來自6K公司

美國6K公司的產(chǎn)品主要圍繞其特有的UniMelt等離子技術。在材料的生產(chǎn)過程中,該工藝能夠?qū)⒒厥盏脑限D(zhuǎn)制成3D打印金屬粉末,有效地替代了氣霧化或等離子體霧化的傳統(tǒng)工藝。該公司表示其工藝可以提高可持續(xù)性及生產(chǎn)效率,并降低成本。

在6K能源部門于2021年4月成立卓越中心后,前述技術被用于開發(fā)鋰離子電池材料。借助其等離子技術,該公司表示可以直接控制金屬粉末的物理和化學顆粒性質(zhì),幫助設計出更經(jīng)濟的電動汽車電池組。

為此,6K曾籌集5100萬美元用于研發(fā)電池材料,并收購特種冶金產(chǎn)品公司,以及與鋰礦巨頭美國雅寶公司(Albemarle)合作開發(fā)電池。今年8月,6K將耗資3000萬美金建立電池卓越中心,推進第一個產(chǎn)能規(guī)劃為10至20千兆瓦時的電池陰極工廠,并于2024年初投產(chǎn)。

“這項創(chuàng)新技術將有助于實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型和電池價值鏈的優(yōu)化。”科赫投資集團旗下子公司科赫戰(zhàn)略平臺(KSP)總經(jīng)理Jeremy Bezdek認為,6K公司創(chuàng)造了一種變革性的電池材料生產(chǎn)和回收生態(tài)系統(tǒng),提供了一種能夠使用各類化學物質(zhì)進行全面生產(chǎn)的通用技術。

但總的來說,3D打印能源設備的市場發(fā)展還處于早期階段。

在國內(nèi)方面,長春交大高能科技有限公司也是全球首批進行3D打印電池技術的產(chǎn)業(yè)化企業(yè)之一。據(jù)悉,該公司擁有自主研發(fā)的3D打印電池技術和基于3D打印技術的數(shù)字智造解決方案,以通過3D打印來革新電池正負極制造環(huán)節(jié)。2021年12月,交大高能獲得“一種用于復合材料的鋰離子電池正極3D打印設備”的專利授權(quán)。

原標題:3D打印動力電池是否會成為能源轉(zhuǎn)型的下一個出口?
 
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來源:澎湃新聞
 
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