【原创】Amprius:特斯拉400Wh/kg动力电池的幕后推手?


来源:中国粉体网   长安

[导读]  在2020年9月23日特斯拉电池日前一个月,特斯拉在官网上发布了“电池日”活动的注册页面,页面上一张宣传海报引发了海外人士的兴趣,他们从海报中去掉背景和文字,修改对比度,之后通过谷歌搜索,发现整个图形接近一种硅纳米线的材料。

中国粉体网讯  在2020年9月23日特斯拉电池日前一个月,特斯拉在官网上发布了“电池日”活动的注册页面,页面上一张宣传海报引发了海外人士的兴趣,他们从海报中去掉背景和文字,修改对比度,之后通过谷歌搜索,发现整个图形接近一种硅纳米线的材料。



临近电池日,马斯克在推特上又透露了一个动力电池的重磅信息,信息点主要体现在:能量密度400Wh/kg;具有高循环寿命;批量生产在即(不只存在于实验室中);可能需要3到4年。



参考特斯拉Model 3中使用的松下2170电池的能量密度,400Wh/kg意味着特斯拉电池能量密度将提高50%。


而之前松下对《路透社》透露,它计划在5年内将其为特斯拉提供的2170电池的能量密度提高20%,这与马斯克暗示的50%的改善还相距甚远。


结合海报与马斯克的推特,人们推测新型电池估计是采用硅纳线材料,而这种材料直接指向了一家前沿电池制造公司Amprius。有意思的是,有人搜索了一下Amprius的办公地址,发现就在特斯拉的Tera电池制造工厂附近,这里也是特斯拉计划举行“电池日”的地方。




Amprius成立于2008年,说到Amprius大家可能很陌生,但是说到它的创始人许多人应该都有所耳闻,即斯坦福大学华人教授崔屹。



2005年,崔屹在斯坦福大学重新启动了电池研究计划。通过分析硅阳极和具有大体积膨胀的高比容量材料,发现合理的纳米材料设计可以提供解决方案,以促进离子/电子交换运输以及保持结构稳定性。

基于纳米线的概念,崔屹及资深风投合伙人Mark Platshon一起于2008年成立了Amprius公司,将硅阳极电池商业化。


Amprius在官网上给自己的定位是“能量密度和循环寿命的游戏改变者”。它用来彻底改变电池,创造最高能量密度锂离子电池的法宝是100%硅纳米线技术。


Amprius不仅是一家华裔创办的公司,而且还是一家华裔担任CEO、核心业务原本就在中国的公司。其CEO是本科毕业于南京大学的华裔孙康。



根据Fortune 2019年5月的报道,孙康曾担任过霍尼韦尔(Honeywell)的副总裁,甚至还曾回到中国帮助建立了JA Solar晶澳太阳能有限公司,世界上最大的太阳能电池板制造商之一。


但是,作为创业公司的Amprius当时并不太赚钱。报道还描述其位于美国加利福尼亚州的核心办公区曾经是一座掩体般的套房,位于一个不起眼的工业园区。墙壁被划伤,家具看起来也是租用的,男厕所小便池下面的地板上有布满污渍的纸板。


Amprius此前最有名的客户是空客。空中客车公司使用了它们的电池用在无人驾驶飞机上--高空伪卫星或HAPS。


2018年12月,一架由Amprius电池供电的空客飞机飞行了25天以上,为平流层飞行创造了新的耐力和高度记录。


虽然空客给钱,但这样类似私人订制的业务并不足以让Amprius生存下去,孙康在谈到这些业务时就说:“如果无法扩大规模,它将会死掉。”


但如今,Amprius已经吸引了国际上最著名的新能源领域的投资人并得到他们的支持。参与投资Amprius的投资者包括美国Trident资本、中国高富泰克基金、中国赛富亚洲基金、中国无锡产业发展集团、中国信能基金、美国斯坦福大学、无锡产业发展集团、美国VantagePoint Capital Partners基金、美国Kleiner Perkins Caufield&Byers资本、以及谷歌公司董事长施奇特博土。Amprius的董事会成员包括了美国前能源部长、 诺贝尔奖金获得者朱棣文教授和中国著名投资人、赛亩基金创始人闫炎博土。


纳米线的优势



纳米线容忍体积膨胀并植根于基板;


纳米线具有适应膨胀的微观和宏观孔隙率;


纳米线改善固体电解质界面和循环寿命;


阳极厚度减至石墨电极厚度的一半。


100%硅纳米线电池的优势



含量最高的活性硅材料-100%硅:硅是能量密度的最佳材料,使用100%硅意味着可以提供能量密度最高的锂离子电池。


高导电性和连接性:硅纳米线直接连接到基板上,没有粘合剂。意味着没有任何东西可以阻碍电流的流动,实现最高的能量功率比。


优异的循环寿命:具有出色的循环寿命,并且正在不断改进。已经得到了包括美国国家实验室和主要航空航天公司在内的多个组织的证明。


布局中国


Amprius的总部虽然位于硅谷,但大部分业务在中国。Amprius最早从2011年在中国开始布局。



Amprius在南京建立了一个实验室,开发一种比硅纳米线技术更简单但比行业标准先进的阳极材料--硅的纳米级结构,先制成粉末然后再与传统的石墨粉末结合使用。所得的石墨-硅混合物能使电池能量密度比传统锂离子电池提高多达15%,虽然比不上硅纳米线技术先进,但更便宜。


Amprius已经向美国、欧洲、日本、韩国和中国的多家汽车制造商提供这种材料进行测试,并将其运输到无它们位于无锡的工厂,这间工厂是2016年建造的。


最新进展


2022年2月8日,Amprius Technologies宣布,基于其Si-NanowireTM平台,向新一代高空伪卫星(HAPS)的行业领导者运送第一个商用450Wh/kg,1150Wh/L锂离子电池单元。自2018年以来,Amprius Technologies的高能量密度电池在尖端平流层平台的长续航时间,通信和高分辨率成像方面实现了突破性的能力。


Amprius Technologies首席运营官Jon Bornstein表示:“与之前于2021年11月8日宣布的405Wh/kg产品相比,这一进步突显了我们加速提供具有无与伦比的性能的产品的路线图。我们专有的Si-NanowireTM平台和我们开发的综合解决方案可实现无与伦比的性能,并继续保持我们的产品领先地位。”


2022年1月18日,安普瑞斯(南京)有限公司2万吨新型硅负极材料生产基地项目在安徽省合肥庐江高新区正式签约并破土动工。生产基地将分三期建设完成,总投资约20亿元。首期建设工程预计在2022年下半年完成并投产运行。


“庐江生产基地项目的正式签约和破土动工是安普瑞斯硅负极走向规模化生产的第一步。落地在国内新能源明星城市合肥,对安普瑞斯与下游客户和终端客户的协同合作有着重要意义”,安普瑞斯(南京)有限公司总经理王岑博士指出,“安普瑞斯的南京研发中心已经展示了400Wh/Kg的电芯样品,并支持潜在的电动飞机和电动汽车的应用。我们期待与更多的国内外知名厂商深入合作,把更多更好的产品推向市场。”


2021年12月7日,Amprius Technologies宣布,凭借其Si-NanowireTM平台,电池从0%充至80%仅需6分钟。在之前,美国先进电池联盟(U.S. Advanced Battery Consortium)宣布将在2025年前实现15分钟内充电80%,而Amprius最新技术可远超该目标,并已通过移动电源解决方案(Mobile Power Solutions)的验证。


Amprius 专有的Si-NanowireTM阳极比传统石墨阳极更薄更轻,并由硅和集电器间的高电连续性而具有更高的导电性。再加上其结构上的极低弯曲度,该阳极可有助于实现超快速充电(Extreme Fast Charge)。


资料来源:

第一电动、雷科技、Amprius官网、 庐江县融媒体中心、前沿材料

1、The 4th International Conferenceon Advanced High Power Battery(CHPB-4)-安普瑞斯(南京)有限公司副总经理-王岑博士-Amprius 硅负极体系在高能量密度、高功率密度电池项目中的应用

2、Yi Cui.Silicon anodes


(中国粉体网编辑整理/长安)

注:图片非商业用途,存在侵权告知删除

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作者:长安

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