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能量密度达389Wh/kg的18650锂电池研制成功

来源:中国财经报 | 作者:admin | 分类:供应 | 时间:2022-12-19 | 浏览:11755
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锂电网讯:近日,恩力动力(Enpower Greentech, 包括在中国、日本、美国的固态电池公司)成功研制出了容量达到4095mAh的18650圆柱锂电池,达到了行业领先的能量密度(389Wh/kg和888Wh/L)。这一开发成果创造了可充电18650圆柱形锂电池的新能量密度记录;与目前市场上的电池相比,恩力的电池至少轻20%,能量密度至少提高15%,这将为包括无人机、电动飞机及电动汽车等提供更轻、更节能的电池。

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恩力动力研发的18650圆柱锂金属电池(4.1Ah)

18650圆柱电池(指直径为18mm,高度为65mm的电池尺寸)是锂离子电池电芯的行业标准。它由索尼公司于1991年发明并产业化,广泛用于便携式电子产品。2008年,特斯拉的首款电动跑车 “Roadster”上市,采用了松下生产的18650电池,首次将圆柱形锂离子电池导入了车用动力电池市场,2020年9月特斯拉在“电池日”上公布了4680大圆柱电池技术,更是将电动汽车行业对圆柱电池的关注推上了新的高度。

虽然索尼公司的18650锂电池是一款划时代的产品,但其容量只有900mAh(如图1A所示)。在过去的30年里,18650锂电池的容量逐年提升,2015年,日本松下公司推出了容量为3450mAh的18650电池。此后,18650电池的容量似乎遇到了瓶颈,在此期间韩国和中国的圆柱电池制造商也先后推出了容量接近3500mAh的18650产品。直到2021年,美国初创公司NanoGraf宣布使用硅基负极推出自己的18650电池,容量高达3800mAh(3.8Ah)。今年10月,NanoGraf进一步宣布将容量增加至4000mAh(4.0Ah)。另外,近年来“下一代”电池(包括锂金属电池及固态电池)的大多数发展多以软包电池的形态出现,鲜有圆柱形的电池。


在过去的三年里,恩力动力成功地开发了破纪录的高比能锂金属软包电池。公司利用在锂金属负极上的专利技术,又一款破纪录的高容量18650圆柱电池应运而生。与使用硅基负极的18650圆柱电池相比,恩力动力的18650圆柱锂金属电池标称电压提升了100-200mV,电池容量提高到了4095mAh(图2),电池重量减少了近20%,重量能量密度得到了大幅提升(图1B)。此外,如表1所示,恩力动力的LMB18650-4.1Ah电池在容量、标称电压和能量密度上均达到了新的里程碑。

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图1A:18650锂离子电池容量的逐年提升

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图1B:18650电池能量密度比较

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图2:恩力动力18650锂金属电池充放电曲线

另外,在使用富硅基负极及锂金属负极的下一代电池中,大多数都有充放电期间电池膨胀的问题。为了确保最佳性能,它们需要施加外部压力。恩力动力的这款18650电池利用了圆柱形电池结构的优势,可在不施加外部压力的情况下实现稳定的充放电循环。

目前,恩力动力研发的这款18650锂金属电池处在试制阶段,恩力动力将与包括车企在内的各种电池应用端客户展开积极合作,共同将圆柱形的“下一代”电池推向商业化应用,并将超高比能圆柱电池产品的型号逐步扩展到21700和4680等型号。按照目前恩力动力18650电池的电芯设计,如果把电池尺寸放大到4680时,预计电池容量可达32Ah,重量能量密度可达400Wh/kg以上(特斯拉目前的4680电池容量约为27.5Ah,重量能量密度约为300Wh/kg)。

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