能量密度全球最高！这家公司锂电池能量密度比特斯拉高73％
时间:2022-02-21
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来源:动力电池网
新能源产业链最核心的动力电池赛道近日迎来重大突破。
美国Amprius公司宣布，第一批超高能量密度的锂电池单元已经出货，在比能量（单位电极放出的能量）和能量密度上均实现重大突破。这款锂电池的电池密度达到450 Wh/kg（1150 Wh/l），是目前可用电池中能量密度最高的锂电池。
这款锂电池将被应用于新一代的高空伪卫星（HAPS），之所以称为高空伪卫星，是因为它们飞行在地球上方数十公里处，但并未完全绕轨道运行。“这是目前世界上能量密度最高的商业化电池单元。”Amprius公司表示，“在先进的航空航天领域中应用这款颠覆性的电池，肯定了Amprius是现有最高能量密度电池的领先供应商。”
由于Amprius研发的超高密度电池成本较为高昂，目前主要应用于高空无人机等航空航天领域，尚未进入新能源电动车领域。
对此，Amprius在其官网上表示：“我们正在积极扩大硅阳极制造的规模，以使更多行业能够利用我们的产品。目前，高性能锂离子电池正用于高端关键领域，随着制造能力的增长，很快将扩展到电动汽车和消费类应用。”
Amprius没有透露现有的具体产能。该公司位于加利福尼亚州弗里蒙特的电池工厂生产规模有限，计划在本季度进行第一个大批量生产设施的选址，预计到2024年将大幅增加产能。
根据Enpower数据，目前特斯拉Model 3使用的松下2170电池属于全球领先水平，能量密度达到260 Wh/kg（730 Wh/l）。同等重量下，Amprius锂电池的能量密度高出73%，体积却减少了37%。
特斯拉创始人埃隆·马斯克曾在2020年8月预测：“只需 3-4 年就能实现400 Wh/kg能量密度的电池单元，也就是在2023-2024年，电池重量将大大减轻。”在两年后的2022年，Amprius已经实现了450 Wh/kg能量密度的电池，远远超出了马斯克的预期。
值得注意的是，2020年，Amprius将总部迁到了距离特斯拉弗里蒙特电池工厂只有几百英尺的地方。尽管马斯克曾在推特上否认特斯拉与Amprius的关系，但不排除未来二者进行深入合作的可能性。
在特斯拉2020年9月发布的电池日活动的注册页面，背景图片就是新电池材料硅纳米线的结构图，这也正是Amprius电池的核心技术。尽管后来这一技术并未正式亮相，但有不少媒体猜测，特斯拉与Amprius存在幕后合作的关系。
Amprius创立于2008年，创始人崔屹是斯坦福大学华人教授，在哈佛大学和加州伯克利大学读博和从事博士后研究期间，从事纳米材料的合成工作，并开始将纳米技术与电池结合起来。该公司在官网上的定位是“能量密度和循环寿命的游戏改变者”，建立初期的目标就是“生产出能量密度是当今锂离子电池两倍的电池”。
2020年发表在《自然》杂志上的一篇论文指出：“与传统使用的石墨阳极（372 mAh/g）相比，硅（Si）被认为是最有前景的锂离子电池负极材料之一，因为它具有较高的重量理论锂存储容量（3579 mAh g），同时还具有相对较低的放电电压。”
崔屹认为，在常规电池中阳极由石墨制成，但它存储的能量有限制。硅的存储容量约为石墨的10倍，但有一个明显缺点：充电时，硅会急剧膨胀，导致硅破裂并使电池失效。
资料显示，硅纳米线技术的研发方向早在Amprius公司成立之初便已确定，利用纳米技术，能够在微小的硅纳米线中存储锂，这些纳米线的厚度约为一张纸的千分之一，硅纳米线吸收锂后仍会膨胀，但纳米技术可防止硅破裂，可以实现市场上最高的能量/功率比。
据华宝证券研报，硅纳米线指的是宽度在10纳米左右、长度无限制的材料，是一种新型的一维半导体纳米材料。中信建投也分析称，将硅纳米线应用于锂电负极，体现出了若干理论优势：具备离子、电子通路；适应嵌锂前后的体积变化；利于电解液渗透和储存；具备较高活性物质利用率。