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新材料:Amprius研发的超高密度电池背心 可为作战人员提供双倍能量

2024/5/14 11:05:00 来源: 评论(0)8611

电池背心

  Amprius 于 2022 年开始出货其性能卓越的硅阳极电池,并一举夺得世界上密度最高的电池单元。现在,它正将注意力集中在一个独特的应用案例上:为作战人员提供军用规格的可穿戴电池。

  

  这个想法很简单:未来的士兵需要以最小的重量携带最大的能量,为他们在战场上穿戴、藏匿和随身携带的大量任务关键型电气硬件提供能量。Amprius 声称,其超高密度电池的运行时间将是现有解决方案的两倍,使士兵们无需停下来充电,就能在野外坚持更长时间。

  美国陆军正在研发下一代可穿戴式共形电池(CWB),它将为士兵的集成视觉增强系统和其他任务关键型通信设备、传感器、可穿戴电子设备,以及一些现在可能只有科幻作家才会想到的硬件提供一体化电源。这种电池的设计理念是用一种单体流线型电源取代形状和大小各异的特定物品电池,这种单体流线型电源采用轻薄、灵活的结构设计,可与人体完美贴合。

  Inventus Power公司生产当前一代的共形可穿戴电池,是2021年被选中参与订单竞争的四家国防承包商之一。Amprius 是为该项目向 Inventus 公司提供高能量电池的电池专家之一,Enovix公司也是其中之一。该公司今年 1 月宣布已完成该项目的硅阳极安全锂电池的首次批量装运,本周又确认将为 CWB 电池组的进一步开发提供电池。

  Amprius公司首席执行官孙康博士在周四的公告中表示:"此次电池组集成标志着我们在为美国陆军提供地面电源解决方案方面取得了重大进展。我们的 SiMaxx 安全电池以其高能量密度和安全特性而著称,将在提高下装士兵的任务时间和可靠性方面发挥至关重要的作用。"

  

  秘密成分:Amprius 称其硅纳米线配置能更好地适应硅膨胀,并为离子和电子提供导电路径

  SiMaxx是Amprius公司独创的电池结构的最新商标名称,该结构将传统的石墨负极换成了纳米线结构的硅。硅能容纳多达 10 倍的锂离子,从而提高了能量容量,而纳米线结构则能更好地适应离子移动过程中的体积膨胀和收缩,从而防止硅降解。

  经Mobile Power Solutions于 2023 年验证,SiMaxx 电池的能量密度达 500 Wh/kg(重量)和 1300 Wh/kg(体积)。Amprius 公司在 2022 年开始出货时,最初估计的能量密度分别为 450 Wh/kg 和 1150 Wh/kg。虽然我们已经看到有其他500 Wh/kg的电池发布,有些甚至在实验室环境中超过了 700 Wh/kg,但 SiMaxx 电池仍然是我们所见过的最高密度电池,而且已经可以出货。

  与现有的军用电池解决方案相比,SiMaxx 电池的这种超强能量密度可使电池组的能量增加一倍,而不会增加电池组的重量或体积。这样,士兵就可以执行更长时间的任务,而无需停下来充电。

  去年,采用凝胶聚合物电解质的 390 瓦时/千克 SiMaxx 电池迭代产品通过了美国军方要求的指甲穿透测试,这对于面临潜在子弹、弹片和其他战场危险的士兵佩戴的电池来说是至关重要的一步。这种电池包将与防弹衣集成,可佩戴在胸部、侧面或背部。

  

  Amprius SiMaxx 电池是能量密度最高的即用型锂电池芯

  陆军计划在 2030 年 5 月之前实施的 CWB 项目也帮助 Amprius 提高了生产能力。根据美国陆军资助的制造技术(ManTech)计划,该公司在 1 月份装运首批 CWB 电池之前完成了生产规模的扩大。4 月份,它又完成了工具鉴定过程,将加州弗里蒙特工厂的产能提高到 2 兆瓦时。位于科罗拉多州的第二个生产基地预计将于 2025 年投产,届时公司的产能将达到千兆瓦时规模。

  除了大功率可穿戴设备,Amprius 的电池技术还引起了电动航空、卫星和无人机行业的兴趣,并在太阳能汽车挑战赛中大放异彩,在去年的比赛中包揽了前四名。虽然我们还没有听到任何具体的电动汽车计划,但该公司提到了电动汽车领域是未来的一个市场,预计将其硅阳极电池应用于特斯拉 Model 3 电池组,EPA 续航里程将从 310 英里(500 公里)提高到 547 英里(880 公里)。


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