续航1600公里的半固态电池就要来了

  一直以来，汽车的动力电池有几大痼疾为人们所诟病。一是单次充电续航不够远，二是电池不安全，三是充电不够快，四是电池使用寿命不够长。

  2月13日，美国初创电池企业24M宣布，他们开发出一种颠覆性的电池解决方案，完全解决了锂枝晶问题，提高了的安全性、循环寿命和单位体积内的包含的能量，可以生产续航达1600公里的电池组。

  24M最新的电池解决方案主要包含三种技术，它们结合起来，完全解决了当前锂金属电池面临的挑战，并使下一代电池更高效、成本更低。

  第一种技术是24M的 ETOP（Electrode-to-Pack，电极到包）封装方式，意思是电极直接集成到电池组中。目前的锂离子电池使用单个电池单元构建模块，再组成电池组，外壳内含有大量支撑金属和塑料，增加了重量和制造成本，降低了能量密度。

  ETOP封装技术由于无需单独的电池单元和模块，有效提升了电池组的单位体积内的包含的能量。它在减少相关成本的同时实现了最高的单位体积内的包含的能量，封装效率可以超过70%，是当前最高的电池组级体积利用率。

  第二种技术是24M Impervio隔膜技术，采用专有技术，从源头上阻碍金属枝晶的形成，减少电池短路和火灾的风险；它还能持续监测电池状态，能够在潜在短路发生之前检测到问题，并采取安全措施，包括安全放电和关机，以防止事故发生；它还能够找出有缺陷的产品，避免大规模产品召回。

  24M Impervio技术能与传统锂离子电池和锂金属电池集成，提供与24M SemiSolid电池相同的安全优势。

  第一次测试中，用不锈钢故意污染阴极，导致标准电池在不锈钢枝晶成型后立即短路，而采用Impervio隔膜的电池在相同条件下成功抑制了不锈钢枝晶的形成，并且在超过800次循环后，其容量保持率超过了83%；第二次测试中，通过在阳极上暴露铜，刺激锂金属枝晶的形成，标准电池很快发生软短路，而采用Impervio隔膜的电池成功抑制了锂金属枝晶的形成，阴极和阳极之间没有软短路。▼

  这种新型电池隔膜旨在适用于电动汽车和固定式储能系统的电池，目前已送样合作伙伴测试，24M预计在2024年实现量产，计划在2025年或2026年将Impervio推向市场，并表示已经与生产和许可合作伙伴合作。

  而第三种技术Eternalyte是专门为锂金属电池开发的革命性新型电解质。这种专有的液体电解质配方将能够显著改善电动汽车、能源存储和消费应用中锂金属电池的循环寿命和速率能力，还能够实现低成本。

  目前主流锂离子电池采用石墨负极，理论容量只有372mAh/g，而锂金属负极高达3860mAh/g，被认为是锂电池的终极解决方案。

  到目前为止，固态电解质（SSE）技术一直是那些试图商业化锂金属电池的首选，长期以来，锂金属电池一直承诺明显提高单位体积内的包含的能量。然而，由于锂或其他金属枝晶引起的安全问题和短暂的不一致循环寿命，继续限制了锂金属电池的商业可行性，包括那些使用基于SSE技术的电池。而SSE的可扩展性、成本、脆弱性和循环电阻的变化是要解决的其他问题。

  24M独特的液体电解质Eternalyte与Impervio隔膜相结合可应对上述挑战。该组合可以有效的预防所有金属枝晶的形成，并实现优异的循环寿命，同时对阴极活性材料具备一致且低的电阻，还可大大降低成本，为新的锂金属解决方案铺平了道路。

  24M总裁兼首席执行官大田直树（Naoki Ota）说：“我们的任务是提供变革性的电池解决方案，克服关键的行业挑战。Eternalyte通过实现高循环寿命的锂金属电池，在实现这一转变方面发挥了关键作用。虽然我们的解决方案可以单独集成到常规电池产品中，但我们始终相信，当它们结合在一起时，会实现最显著的好处。它们能共同提供一个具有成本效益和安全的每次充电可行驶1000英里（约1600公里）的电池组，使电动汽车能够完全与内燃机汽车竞争。”

  测试根据结果得出，采用24M Eternallyte电解质的锂金属电池，在1C充放电速率下循环次数超过500次，仍就保持了83%的容量；在20mA/cm2的电流密度下，Eternalyte液体电解质实现了2000小时的循环稳定性，而其他电解质的电池在250小时就发生了短路。▼

  Eternalyte电解质有着以下优势，一是出色的循环稳定性，新电池单体单位体积内的包含的能量为391 Wh/kg和887 Wh/L，电池包单位体积内的包含的能量为350 Wh/kg和665 Wh/L。以1C放电/1C充电进行循环，电池可在500多次循环中保持83%的容量，意味着每次充电可行驶1000英里（约1600公里），整个生命周期内可以行驶80万公里。

  二是显著的倍率性能改进，锂锂碱基电池的测试根据结果得出，在4C连续循环的情况下，相当于3000+次循环，而不会短路或增加电阻。24M认为，在20mA/cm2的电镀/剥离电流下，Eternalyte在液体电解质系统中实现了最高的循环稳定性。

  24M三种技术的组合，不但能够大幅度提高锂金属电池的循环寿命和速率能力，而且为使用传统工艺的电池制造商提供了灵活性，使他们可以将单个技术集成到当前的制造工艺中。虽然好处不明显，但这可以让制造商提升整体性能。

  24M预计，将在2025年开始供应电动汽车用半固态电池。和以往的动力电池相比，其制造成本最高将缩减4成，有助于降低电动汽车的价格。

  24M首席科学家兼联合创始人蒋业明（Yet-Ming Chiang）说：“对于传统的电池生产，基本制造工艺在30多年里没改变。我们重塑了制造工艺和电池/包装设计，创造了一套完整的创新电池解决方案，使锂金属等下一代技术成为可能。”

  24M由电池行业一些最重要的发明家、科学家和企业家创立和领导，主要致力于半固态锂电池的研发和生产，目前正在研发结构相对比较简单、使用半固态电解质的电池。

  首席科学家蒋业明，1958年出生于中国台湾，其父亲是一名机车工程师。1964年，他随家人移民至美国。1980年，蒋业明在麻省理工学院（MIT）获得学士学位，1985年在同一所学校获得博士学位。获得博士学位后，他留校任教，现在是麻省理工学院材料科学与工程教授，2009年当选美国国家工程院院士。

  他是一位在材料科学领域有显著贡献的学者，也是全球顶尖的电池研究人员之一，发表过300多篇论文，申请了100多项专利，担任多个政府和学术咨询委员会的职务。在汤森路透集团于2011年3月2日发布的2000-2010年全球顶尖一百材料学家名人堂榜单，他位于全球总排名第66位，华人排名第12位。

  蒋业明在能源储存技术方面有重要研究成果，特别是在超级锂电池的开发上，他采用了铝、铌、锆等金属作为正极材料。此外，他还参与创办或为多家企业来提供专业咨询，涉及领域包括电池技术、3D打印和超导材料等。

  24M的总裁兼首席执行官大田直树是全球公认的锂离子电池专家，30年前在日本见证了这项技术的诞生。他与人共同创立了美国第一家锂离子电池制造商Quallion，服务于医疗和航空航天行业。随后，他担任电池制造商Enerdel的首席技术官和首席运营官，领导了HEV、PHEV、EV和电网存储产品线GWh的生产能力。

  24M的执行主席兼联合发起人Throop Wilder是一位资深企业家，在通信和网络技术领域拥有丰富的经验。他曾是高端网络安全平台领导者Crossbeam Systems（已被BCSI收购）的联合创始人，以及电缆调制解调器系统供应系统的开发商American Internet（已被 Cisco Systems收购）的联合创始人。

  说是初创公司，其实24M已经有了14年的历史，比中国电动汽车新势力都早。2010年，24M创建于美国马萨诸塞州剑桥。

  早在2015年，24M就首次公布其半固态锂离子电池的设计和制造方法，宣称其电池成本与传统电池的成本相差一半，但那时还属于半自动化试验设备阶段。

  此后，24M将其技术授权给大众、富士胶片、Lucas TVS、安瓦新能源（Axxiva）和Freyr等公司。

  2018年12月，24M 宣布已在日本公司京瓷集团（Kyocera Group）和伊藤忠商事（ITOCHU Corporation）领投的D轮融资中筹集了2180万美元，并表示正在推进基于其半固态技术生产电池的多家工厂计划。

  2019年2月，24M宣布已开发并交付商业上可行的高单位体积内的包含的能量锂离子电池，其单位体积内的包含的能量超过250 Wh / kg。同时，24M技术计划将其电池单位体积内的包含的能量提升至350wh/kg甚至超过400Wh/kg。

  2020年，24M宣布与日本京瓷集团达成合作，京瓷将采用24M技术的SemiSolid电极制造工艺生产的半固态锂电池开发其住宅储能系统Enerezza。同时，24M技术还与泰国电力和公用事业公司GPSC达成合作，后者将利用其半固态电池技术在泰国建设第一座半固态锂电池工厂。

  2020年6月成立的安徽安瓦新能源科技有限公司，其半固态/固态电池技术也是来自24M，参股企业主要有泰国GPSC公司、奇瑞新能源、日本阿泽巴新能源汽车科技有限公司、国轩高科、众源新材、多氟多等企业。2022年12月，安瓦新能源半固态动力电池项目在山东省烟台市福山签约，项目总投资60亿元，建设10GWh半固态电池产业基地，主要生产能量密度达300-340Wh/kg的半固态技术体系动力电池和储能电池，应用于整车、储能、换电等市场领域。

  2021年，24M与挪威初创电池公司Freyr签署了许可协议，授予Freyr基于24M当前和所有未来技术生产锂电池的权利。Freyr目前正在挪威建设一座年产32GWh的锂电池工厂，计划投资45亿美元（约合人民币295亿元）。

  2022年初，大众汽车收购了24M 25%的股份，双方正式成为战略伙伴。下一步，大众集团将建立一家全资子公司，该子公司将与24M一起“开发一种用于汽车的半固态电池的生产技术”。

  2024年，24M推出的ETOP封装技术、 Impervio隔膜技术和Eternalyte电解质的强力组合，将把半固态电池技术向低成本、高能量、高安全和快充能力的目标又推进了一大步。

  24M希望实现的下一代电池的快速、大规模生产可能会对整个社会的电池采用产生巨大影响——从电动汽车的成本和性能到可再次生产的能源取代化石燃料的能力。

  EV知道成立于2018年4月，隶属于北京车讯互联网股份有限公司，是新能源汽车交互共享平台，为用户更好的提供看车、选车、买车、用车等全生命周期的全面、准确、快捷的一站式服务。

  汽车kol平台，业内资深汽车大咖领衔，生产优质原创内容，输出有价值有一定的影响力的观点

  专注盐系汽车体验类节目500年，虽然我不是性能控，But这并不影响我对车的热情，爽爽侃车，我是温爽～

  跟大家一起分享我的选车、买车、用车的经验，在我这里，选车的问题将不再是问题。