3D打印批量生產(chǎn)鋰電池！黑石工廠目標(biāo)產(chǎn)能10GWh

導(dǎo)讀：為了進(jìn)軍電動(dòng)汽車市場(chǎng)，黑石公司Blackstone Resources于2019年成立了德國(guó)研發(fā)子公司黑石科技�，F(xiàn)在，這家公司宣布將大規(guī)模生產(chǎn)3D打印鋰電池。

南極熊獲悉，瑞士投資公司Blackstone Resources已宣布在位于德國(guó)Döbeln的新制造工廠中批量生產(chǎn)3D打印電池。該公司在過(guò)去兩年中一直在開發(fā)和完善鋰電池3D打印技術(shù)，并在2021年12月7日的在線發(fā)布會(huì)上宣布首個(gè)大規(guī)模3D打印鋰電池工廠將開工生產(chǎn)。

△位于德國(guó)Döbeln的新制造工廠。圖片來(lái)自Blackstone Technology。

Blackstone的3D打印電池

Blackstone表示，如今的電池生產(chǎn)線通常非常單一、專業(yè)，一次只能生產(chǎn)一種電池。而能源密集型過(guò)程通常非常昂貴，并且常常使用危險(xiǎn)溶劑作為電極原材料。在這一方面，Blackstone的“厚層技術(shù)”（Thick Layer Technology）能夠作為一種更靈活且更具成本效益的替代方案，在使用環(huán)保材料的同時(shí)涵蓋更廣泛的電池格式。由于3D打印過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性，Blackstone表示它甚至可以根據(jù)客戶的要求定制電池的大小和形狀。

△Blackstone Technology的3D打印鋰電池。圖片來(lái)自Blackstone Technology。

據(jù)報(bào)道，與傳統(tǒng)制造的同類產(chǎn)品相比，這種工藝使該公司的能量密度提高了約20%，密度高達(dá)220 Wh/kg。其他有點(diǎn)還包括節(jié)省高達(dá)15%的空間、20 歐元/千瓦時(shí)的材料成本以及降低23%的生產(chǎn)能耗。Blackstone Resources的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Ulrich Ernst透露，這項(xiàng)專利工藝依賴于一種環(huán)保的純水工藝，可將廢料減少50%。通過(guò)這種方式，Blackstone正在為交通轉(zhuǎn)型和應(yīng)對(duì)氣候變化做出可持續(xù)貢獻(xiàn)。

△Blackstone Technology GmbH

雖然Blackstone目前開始將這項(xiàng)技術(shù)用在鋰電池方向，但該公司相信這種技術(shù)也適用于其他化學(xué)電池，包括固態(tài)電池。Blackstone稱，這項(xiàng)技術(shù)能夠使能量密度能夠再增加70%。盡管Blackstone并沒有透露太多技術(shù)內(nèi)容，但是從之前的宣傳，他們?cè)诠虘B(tài)電池方面使用了磷酸鋰鐵（LFP）陰極，并可能組合了其他金屬。詳情請(qǐng)參考：突破性3D打印固態(tài)電池！黑石磷酸鋰鐵陰極技術(shù)無(wú)需鈷或鎳。

爭(zhēng)取10GWh產(chǎn)能

據(jù)悉，Blackstone Technology已將初始目標(biāo)年產(chǎn)能設(shè)定為500 MWh，預(yù)計(jì)將在2022年底前完成目標(biāo)。盡管尚未確定時(shí)間表，但增長(zhǎng)計(jì)劃的第二階段目標(biāo)是每年5GWh，第三階段最終目標(biāo)是超過(guò)10GWh。

△3D打印固態(tài)電池生產(chǎn)工作流程

根據(jù)Blackstone Technology的董事總經(jīng)理Holger Gritzka的說(shuō)法，該公司的長(zhǎng)期目標(biāo)是按秒生產(chǎn)電池。“通過(guò)一個(gè)機(jī)器園區(qū)，可以快速、準(zhǔn)確地打印出不同形狀、不同電極和電解質(zhì)材料的電池，大規(guī)模且具有成本效益�！睘閷�(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，該公司將在2022年將Döbeln員工人數(shù)從14人擴(kuò)大到38人，并從萊比錫、開姆尼茨和德累斯頓等鄰近城市招募員工。

△5x5平方厘米的袋式電池，帶有發(fā)光二極管

此外，Blackstone已經(jīng)在與合作伙伴L(zhǎng)iovolt（一家總部位于德國(guó)的能源公司）合作開發(fā)雙極電池。這使得鋰電池將包括多個(gè)串聯(lián)連接的堆疊電極，其中陰極和陽(yáng)極材料將放置在公共電極載體上。Blackstone Resources的CMO Serhat Yilmaz表示，公司的下一步是與合作伙伴ecovolta一起開發(fā)電池系統(tǒng)，并且與Voith SE和Orten Electric Trucks合作。目標(biāo)是為電動(dòng)巴士配備電池技術(shù)。

3D打印電池領(lǐng)域正在發(fā)展

儲(chǔ)能設(shè)備3D打印技術(shù)方面很大程度上是一個(gè)利基領(lǐng)域，大部分工作仍處于研究階段。在2021年10月份，瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室 (EMPA) 的研究人員使用3D打印制造了一種可持續(xù)的新型超級(jí)電容器。全3D打印電池由柔性纖維素和甘油基板組成，并用導(dǎo)電碳和石墨墨水圖案化。據(jù)稱，這種電池能夠承受數(shù)千次充電循環(huán)，同時(shí)保持其容量。詳情請(qǐng)參考：瑞士3D打印技術(shù)制造出可生物降解電池。文獻(xiàn)地址：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202101328。

△EMPA研究人員的電池DIW 3D打印方法。圖片來(lái)自《AM》。

另外，3D打印儲(chǔ)能設(shè)備專家Sakuu Corporation（前身為 KeraCel）在2021年8月開始建設(shè)一個(gè)新的試驗(yàn)設(shè)施，用于生產(chǎn)3D打印固態(tài)電池。據(jù)報(bào)道，這條試驗(yàn)線預(yù)計(jì)將于2022年年初完工，每年可生產(chǎn)高達(dá)2.5MWh的固態(tài)電池。詳情請(qǐng)參考：固態(tài)電池新時(shí)代！Sakuu公司新建3D打印固態(tài)電池試驗(yàn)設(shè)施產(chǎn)能可高達(dá)2.5兆瓦。

△Sakuu即將推出的試驗(yàn)生產(chǎn)線的效果圖。圖片來(lái)源于Sakuu公司

參考閱讀：

1. Blackstone Resources AG: Press conference on the marketlaunch of 3D-printed lithium-ion batteries will take place online on 07.12.2021
2. BLACKSTONE BEGINS SERIES PRODUCTION OF LITHIUM-IONBATTERIES USING 3D PRINTING TECHNOLOGY
3. Battery technology at Blackstone Resources
4. How Lithium Became a Hot Commodity | WSJ
5. 突破性3D打印固態(tài)電池！黑石磷酸鋰鐵陰極技術(shù)無(wú)需鈷或鎳
6. 能量密度提高1倍的3D打印固態(tài)電池來(lái)了，黑石引領(lǐng)下一代電動(dòng)汽車技術(shù)
7. 擴(kuò)張3D打印電池業(yè)務(wù)！黑石Blackstone子公司擬赴美上市
8. 黑石公司開發(fā)3D打印固態(tài)電池
9. Scientists 3D print biodegradable battery with thepotential to slash electronic waste
10. 瑞士3D打印技術(shù)制造出可生物降解電池
11. 固態(tài)電池新時(shí)代！Sakuu公司新建3D打印固態(tài)電池試驗(yàn)設(shè)施產(chǎn)能可高達(dá)2.5兆瓦