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新材料:Amprius研發的超高密度電池背心 可為作戰人員提供雙倍能量

2024/5/14 11:05:00 來源: 評論(0)8611

電池背心

  Amprius 于 2022 年開始出貨其性能卓越的硅陽極電池,并一舉奪得世界上密度最高的電池單元?,F在,它正將注意力集中在一個獨特的應用案例上:為作戰人員提供軍用規格的可穿戴電池。

  

  這個想法很簡單:未來的士兵需要以最小的重量攜帶最大的能量,為他們在戰場上穿戴、藏匿和隨身攜帶的大量任務關鍵型電氣硬件提供能量。Amprius 聲稱,其超高密度電池的運行時間將是現有解決方案的兩倍,使士兵們無需停下來充電,就能在野外堅持更長時間。

  美國陸軍正在研發下一代可穿戴式共形電池(CWB),它將為士兵的集成視覺增強系統和其他任務關鍵型通信設備、傳感器、可穿戴電子設備,以及一些現在可能只有科幻作家才會想到的硬件提供一體化電源。這種電池的設計理念是用一種單體流線型電源取代形狀和大小各異的特定物品電池,這種單體流線型電源采用輕薄、靈活的結構設計,可與人體完美貼合。

  Inventus Power公司生產當前一代的共形可穿戴電池,是2021年被選中參與訂單競爭的四家國防承包商之一。Amprius 是為該項目向 Inventus 公司提供高能量電池的電池專家之一,Enovix公司也是其中之一。該公司今年 1 月宣布已完成該項目的硅陽極安全鋰電池的首次批量裝運,本周又確認將為 CWB 電池組的進一步開發提供電池。

  Amprius公司首席執行官孫康博士在周四的公告中表示:"此次電池組集成標志著我們在為美國陸軍提供地面電源解決方案方面取得了重大進展。我們的 SiMaxx 安全電池以其高能量密度和安全特性而著稱,將在提高下裝士兵的任務時間和可靠性方面發揮至關重要的作用。"

  

  秘密成分:Amprius 稱其硅納米線配置能更好地適應硅膨脹,并為離子和電子提供導電路徑

  SiMaxx是Amprius公司獨創的電池結構的最新商標名稱,該結構將傳統的石墨負極換成了納米線結構的硅。硅能容納多達 10 倍的鋰離子,從而提高了能量容量,而納米線結構則能更好地適應離子移動過程中的體積膨脹和收縮,從而防止硅降解。

  經Mobile Power Solutions于 2023 年驗證,SiMaxx 電池的能量密度達 500 Wh/kg(重量)和 1300 Wh/kg(體積)。Amprius 公司在 2022 年開始出貨時,最初估計的能量密度分別為 450 Wh/kg 和 1150 Wh/kg。雖然我們已經看到有其他500 Wh/kg的電池發布,有些甚至在實驗室環境中超過了 700 Wh/kg,但 SiMaxx 電池仍然是我們所見過的最高密度電池,而且已經可以出貨。

  與現有的軍用電池解決方案相比,SiMaxx 電池的這種超強能量密度可使電池組的能量增加一倍,而不會增加電池組的重量或體積。這樣,士兵就可以執行更長時間的任務,而無需停下來充電。

  去年,采用凝膠聚合物電解質的 390 瓦時/千克 SiMaxx 電池迭代產品通過了美國軍方要求的指甲穿透測試,這對于面臨潛在子彈、彈片和其他戰場危險的士兵佩戴的電池來說是至關重要的一步。這種電池包將與防彈衣集成,可佩戴在胸部、側面或背部。

  

  Amprius SiMaxx 電池是能量密度最高的即用型鋰電池芯

  陸軍計劃在 2030 年 5 月之前實施的 CWB 項目也幫助 Amprius 提高了生產能力。根據美國陸軍資助的制造技術(ManTech)計劃,該公司在 1 月份裝運首批 CWB 電池之前完成了生產規模的擴大。4 月份,它又完成了工具鑒定過程,將加州弗里蒙特工廠的產能提高到 2 兆瓦時。位于科羅拉多州的第二個生產基地預計將于 2025 年投產,屆時公司的產能將達到千兆瓦時規模。

  除了大功率可穿戴設備,Amprius 的電池技術還引起了電動航空、衛星和無人機行業的興趣,并在太陽能汽車挑戰賽中大放異彩,在去年的比賽中包攬了前四名。雖然我們還沒有聽到任何具體的電動汽車計劃,但該公司提到了電動汽車領域是未來的一個市場,預計將其硅陽極電池應用于特斯拉 Model 3 電池組,EPA 續航里程將從 310 英里(500 公里)提高到 547 英里(880 公里)。


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