苹果前高管创业无阳极电池,成本降50%,能跑1000公里,2026年量产

刀片电池、麒麟电池以及各种大圆柱电池,企业为了降本增效,关于电池的创新从未间断。

不外细数这些新型电池,大多是在聚焦在结构优化

比如刀片电池和麒麟电池,都是通过提高体积利用率,来提升能量密度和续航。

来源:ONE

比来美国一家初创公司Our NextEnergy(ONE)开发出一种新型电池——Gemini(双子座),这种电池为“无阳极结构”,能量密度达到每升1007瓦时,作为对比特斯拉Model 3的电池能量密度,每升为730瓦时。

官方也把这款电池捧上天,表示新电池的能量密度是有史以来生产的大尺寸电池中最高的

新电池减少了对石墨和阳极制造设备的需求,电池的材基本采用锂和锰的混合物,减少了对镍和钴等原材的使用。

通过改变电芯材,这款电池的生产成本每GWh可以减少50美元,相较于当前的成本(100-110美元),造价直接减半

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成本降低之余,性能并没有落下,Gemini和目前三元锂电池的容量基本相同,能够为车型提供最多600英里(约965公里)的行驶里程。

01 双子结构,2026年面世

其实从技术角度来说,无阳极电池并不是真的没有阳极,电池仍有正极和负极。

直接说“无阳极”虽然有些不严谨,但是这个专业术语已经在电池工业中被承认了。ONE的这款“无阳极”电池,不需要生产阳极的设备,并且在电池阳极中没有使用石墨,真正的阳极是由其它金属材制成。

由于这种金属阳极比涂覆石墨或硅阳极更容易生产,因此取消这些生产设施有助于节省成本。

公司创始人Mujeeb Ijaz 表示,“我们的棱柱形无阳极电池,是用当前一半的电池制造设备生产的,这意味着能够大幅降低扩大规模的成本。”

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与传统电池比拟,无阳极电池通常具有较低的循环寿命,所以一般的无阳极电池,并不能完全满足汽车使用。

不外Gemini使用了全新的设计思路:

使用了两种不同电池化学成分的电池,一种用于日常驾驶,另一种用于延长长途旅行的行驶里程。

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日常驾驶所用的电池组是磷酸铁锂电池组,能量密度为441 Wh/L,作为主要牵引电池,可以存储150英里的航程

独特之处就是能量密度为1007Wh/L的无阳极电池,这款电池可以储存450英里的电量,作为能量储备,在需要时为磷酸铁锂电池充电

在这个电池组里,有个专门的转换器,让磷酸铁锂电池提供电动汽车在日常正常驾驶中所需的大部分能量,而无阳极电池则充当增程电芯。

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Mujeeb表示,双子座把两种独特的化学物质结合在一起,各自做着本身最擅长的工作,最大化利用无阳极电池的高能量密度和LFP电池的动力和耐用性。

本年1月5日,ONE颁布颁发,公司原型电池Gemini001,可在充满电的情况下行驶752英里(约1210公里)。

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具体测试方法,就是将Gemini 001改装到了一辆特斯拉Model S上,然后在密歇根州的寒冬中,测试人员驾驶这辆Model S开了752 英里

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Mujeeb表示,ONE希望从 2026 年开始在美国一个新工厂生产其 Gemini 电池组,并且同时推出升级版Gemini电池,以锰为主要阴极材,镍含量降低至26%。

不使用镍和钴是我长期目标。”他说。

02 苹果前高管创业,宝马大力投资

作为一家动力电池初创公司,ONE在2020年7月成立,总部位于美国密歇根州,这家公司专门研究如何使用更安全、更可持续的材开发先进的长续航电池。

用他们话来讲就是如何将更多的能量装入更小、更便宜的电池中

成立时间虽然不长,但已经获得不少巨头的青睐。

来源:ONE

2021年10月18日,ONE完成2500 万美元的A轮融资,由比尔-盖茨的突破能源基金领投,德国汽车巨头宝马等参投。

本年3月,ONE再次完成 6500 万美元新一轮融资,由宝马风险投资部门 BMW i Ventures领投,公司还和4位客户签订合同,计划在未来5年实现25GWh的储能能力

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本年上半年,ONE和宝马颁布颁发,将合作打造BMW iX车型,这款全电动四门 SUV的续航里程计划将达到1000公里,将搭载Gemini电池组。按照协议,BMW iX原型车应在2022年底前完成。

创立这家公司的Mujeeb Ijaz,是一位行业大拿,在电池行业中已经有了30多年的经验。

来源:ONE

他出生于1967年,是一位巴基斯坦籍美国工程师, 他毕业于弗吉尼亚理工大学,在电池技术和能源办理系统领域拥有 31 项美国专利。

Mujeeb 最长的工作经历是在福特,从1994年到2008年的15年时间里,在福特担任电动和燃电池汽车工程师,他领导的电池和氢燃电池电动汽车研究团队,开发了世界上第一个零排放插电式混合动力系统 HySeries DriveTM

来源:ONE

A123系统公司是美国一家专业开发和生产锂离子电池和能量存储系统的公司,Mujeeb在任职期间担任首席技术官。

随后Mujeeb便去了苹果公司,按照领英显示,2014年6月到2020年6月,Mujeeb在苹果公司担任特殊项目高级总监,主要负责储能相关的业务。

来源:ONE

这位技术大拿从苹果离职后的第二月,就创立了电池公司ONE。

Mujeeb表示,创立ONE是建立在三个理念之上:设计一种可以使电动汽车的续航里程增加一倍的电池;使用可持续和安全的材(避免使用镍和钴);开发原材供应链并将其本地化到市场需要的地方。

03 和4680电池比拟怎么样?

按照阳极材划分,新能源车动力电池可以分为钴酸锂、镍氢电池、三元锂、磷酸铁锂电池以及石墨烯等电池。

ONE公司创造的无阳极电池属于锰酸锂电池,同为锂电池,就无法避免地谈及比来火热的特斯拉新型4680无极耳电池。

来源:HC

上市发布之初,马斯克曾表示,尺寸的改变让4680电池能量密度较之前增加5倍,电力容量提升6倍,应用到特斯拉汽车后,可使得续航里程提高16%,每千瓦时成本降低14%。

在设计理念方面,4680电池与无阳极电池有些异曲同工,同样是都是为了增加放电效率以及优化成本。

但最大的不同,就是特斯拉选择将4680电池的体积增大,而ONE新研发的无阳极电池是尽可能将电池缩小。

来源:Clean Technica

一般来说,小而精往往都是人们追求的最终目标。但也不能否认了特斯拉在4680新电池上做出的创新——无极耳技术和干电极技术,毕竟特斯拉已经把电池量产了出来,并且开始投入使用。

不外无极耳和无阳极是不同的概念

何为电池极耳?以大家使用的5号电池为例,电池正极上面突出的部分就是极耳。

温度越高,出现燃烧和爆炸时的几率会更大,无法控制热量是电池厂商没有将电池做大的根本原因,极耳也是电池在充放电过程中最容易过热的地方。

电池的工作原理是电子的流动,电子就比如是一群人在走路,极耳就相相当于一座桥,当一大群人都从一座桥过去时,桥要承受极大的载荷,就会出现坍塌的危险,载荷可以理解为通过极耳时产生的热量。

来源:Yutube

而去掉极耳就是相当于把桥换成了大路,这样电子的流动就不会出现太大的荷载。

这样就由点对点传输变成了面对面传输,热量不会聚集于一点,传导面积变大,传输效率也就变高了,这样的设计有效避免了极耳处过电位的产生,自然可以降低热量的聚集。

来源:Battery Design

同时极耳自身也具有电阻,去掉极耳相当于解决了一部分的发热源。也正是由于4680电池的发热量在可控范围内,特斯拉才可以放开手脚将电池做大,同时提高充电电流来提高充电效率。

比拟之下,4680电池使用的干电极技术和采用其他材的无阳极技术更为相似。

两者都是使用其他的材来替换原先的材,不同的是,干电级极技术是将其他材质的粘合剂(PTFE粘合剂)与正极混合,然后通过压缩机形成一层极薄的电极材,电极厚度也相应增加,这样可以增加电极的活跃度,并使能量密度提升约5%摆布,进一步提升电池循环寿命。

来源:Tesla Rati

其实为了不竭优化电池的效率,上面提到的两种技术还远远不是终点,比如特斯拉一直测试和改进的采用硅负极技术,特斯拉一直认为硅是最抱负的负极材,其在抱负状态下电池的容量可以达到采用石墨负极的十倍。

此外,科学家也在探索全新的电池原材,比如超电实验室此前报道的蟹壳造电池,以及木头造电池等。

从实验室走到市场虽然还有很长的一段路,但是这些新技术一旦量产,将会是一场革命式的创新。

“超电实验室”(ID:SuperEV-Lab),作者:王磊,编纂:在洲,经。

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