成本高昂，黑石能源凭什么批量生产3D打印固体电池?
- 来源：OFweek3D打印网
- 2021/2/2 13:24:45
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瑞士Blackstone Resources(黑石能源)公司非常注重电池金属的相关项目，一直通过其德国子公司Blackstone Technology GmbH投资于下一代电池技术。
近日，黑石能源宣布他们专有的3D打印锂离子固态电池技术，取得了一系列重要的突破，联想起去年11月黑石研究院(Blackstone Research)开设的第一家生产工厂，于是网上好多人认为3D打印固体电池来了，更有甚者认为3D打印电池进入了批量生产时代。
可小编仔细思考后发现，以目前的工艺来看，想要实现3D打印固态电池的想法，其代价是相当高昂的，用于批量生产的说法更是极其荒诞。
3D打印固体电池的成本极其高昂
目前，据2019锂电池组价格调研报告显示，2019年锂电池组的平均价格为156美元/千瓦时，到了2020年，锂电池组的平均价格下降，在140美元/千瓦时左右。
据专业人士计算，当液态锂电池的成本大约在1200~2000元/千瓦时时，如果使用现有技术制造足以为智能手机供电的固态电池，其成本会高达6万元，如果是用于给汽车这类大型设备供电的电池，那成本可想而知。
正常情况下，由于固态电解质的成本高，加工制造的工艺更复杂，生产固态锂电池的成本相比传统锂电池要高出约75%左右。
而黑石能源要采用3D打印技术将制造成本降低一半，这是非常困难的。去年，马斯克在发布新型4680电池时，也曾“吹嘘”该电池的成本将减少一半。
如果能够实现几个减少成本一半的目标，那如今的电池价格怎还会高居不下？
而且在上述提到的成本预算下，采用的原材料能用于传统工艺，但一定能成为3D打印耗材吗？答案是不一定的，如果需要使用新的耗材的话，那成本会继续高升。
除了耗材外，3D打印的设备也是一笔不小的费用，虽然3D打印机减少了传统工艺中模具、组装等费用，但以目前的市场价格来看，打印固态电池的打印机绝不会比传统工艺的流水线低多少。
3D打印电池的能量密度很难提升一倍
据悉，黑石能源用于打印电池的3D打印技术，与目前的锂离子电池技术相比，该技术具有将能量密度提高一倍的潜力，其实这并不容易实现。
提升电池的能量密度意味着提升用电设备的续航能力，能量密度自然是越大越好，那什么算是提升一倍呢？先来看看新电池的能量密度。
2019年3月，宁德时代发布消息称，其研发团队攻克高镍三元材料及硅碳负极材料等关键核心技术，率先开发出能量密度达304Wh/kg的电池样品。
去年年底，上汽集团智能电动车品牌智己汽车也宣布，其车型将搭载与宁德时代共同开发的“掺硅补锂”技术的电芯电池，其能量密度为240Wh/kg。
今年1月8日，国轩高科发布的LFP电芯，能量密度为210Wh/Kg；1月9日，蔚来在成都举办了NIO Day 2020大会，发布了150kWh固态电池包，宣称可实现360Wh/kg的能量密度，
那么问题来了，提升一倍能量密度究竟能达到多少呢？3D打印技术真的能使能量密度提升一倍？这恐怕是相当困难的，短期内将电池的能量密度提升一倍应该只能算是希望吧。
3D打印电池的充电速度会快吗？
在传统的锂电池中，隔膜把正、负极板分开，三者都处于电解液中。充电时，锂离子(带正电)依靠电解液从正极板穿过隔膜到达负基板，从而完成充电过程。
而固态电池采用固态电解质，我们都知道固-固接触肯定没有固-液接触的面积大，因此固态电池中，电解质与正、负极的接触面积必然会比更小，导致电池内部结构间接触不良，进而使得锂离子的转移速度降低，影响充电速度。
如果打印出固态电池，以现有的工艺很可能不仅不能将充电速度提高，甚至其充电性能和循环性能都不如传统锂电池。
只要不用电解液用固态电解质，那就会影响锂离子转移速度，虽然采用特殊材料能提高充电速度，但是消费者能否够接受这个价格呢？
今年1月15日，广汽埃安在他们的官方微博里发布全新预告称，其石墨烯基超级快充电池已进入实车量产测试阶段，并将于本月底发布有关石墨烯电池技术的详细信息。
根据广汽埃安官方发布的海报信息来看，石墨烯基超级快充电池可在 8 分钟充满至80%，至于价格和具体使用情况，我们就只能拭目以待了。
不过，提升3D打印电池的充电速度并不是完全不可能的，办法就是和蔚来汽车一样，采用固态和液态混合的电解质。
之前，在蔚来汽车发布固体电池的时候，其助理副总裁曾士哲曾表示：“虽然表述为固态电池，但该电池实际上为半固态电池，仍需使用电解液、隔膜。这是全固态电池到来前的一个过渡方案，也就是电池将会同时使用固态电解质和电解液，但二者的混合比例及安全性，目前上尚无定论。”
黑石能源官方对自己特有的3D打印技术的描述是，这是一项独特的专利技术，可用于生产液体电解质电池和固态电池。
如此不难猜出，黑石能源所谓的固体电池，很有可能采用和蔚来汽车一样的方法，采用半固态电池(液态和固态混合，比例不固定)，如果是这样的话，打印液体会使打印电池的成本进一步增加。
3D打印固态电池的未来比较遥远
虽然3D打印技术较传统工艺有很多优点，但由于成本等各种因素，目前即使在生产领域也还没普及。采用未普及的3D打印技术生产不成熟的固态电池是相当荒谬的，即使能生产出来，那其成本想必也不是普通人能够接受的。
但不能否认黑石能源在3D打印技术和新一代电池方面取得的成果，正是黑石能源在内的诸多企业和研究单位的持续研发才让我们的生活变得像现在一样便利。
黑石研究院开设第一家工厂的初衷是用于工业应用以及电动汽车的下一代电池，公司目前正在开发的较有前途的技术的确是其专有的3D打印技术，而固态电池的确很有可能成为下一代电池，但这不代表目前就能够使用3D打印技术批量生产固态电池，甚至打印固态电池都是一个未知数。
无论是开设工厂还是取得技术突破，都只能看做是一个里程碑，离我们的愿景更进了一步。
对于固态电池，国联汽车动力电池研究院董事长熊柏青曾表示，在未来10年内，完全攻克全固态电池仍然具有难度，全固态电池距离商业化还有待时日。
那么3D打印固态电池的希望呢，恐怕还是更为遥远的。
虽然对黑石能源生产3D打印固态电池持否定态度，但还是希望黑石能源能够做到，因为这会给整个3D打印行业带来进步，给我们的生活带来更多便利。
(原标题：荒谬！成本极其高昂，黑石能源凭什么批量生产3D打印固体电池？)
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