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瑞士Blackstone Resources(黑石能源)公司非常注重電池金屬的相關(guān)項目，一直通過其德國子公司Blackstone Technology GmbH投資于下一代電池技術(shù)。
近日，黑石能源宣布他們專有的3D打印鋰離子固態(tài)電池技術(shù)，取得了一系列重要的突破，聯(lián)想起去年11月黑石研究院(Blackstone Research)開設(shè)的第一家生產(chǎn)工廠，于是網(wǎng)上好多人認(rèn)為3D打印固體電池來了，更有甚者認(rèn)為3D打印電池進入了批量生產(chǎn)時代。
可小編仔細(xì)思考后發(fā)現(xiàn)，以目前的工藝來看，想要實現(xiàn)3D打印固態(tài)電池的想法，其代價是相當(dāng)高昂的，用于批量生產(chǎn)的說法更是極其荒誕。
3D打印固體電池的成本極其高昂
目前，據(jù)2019鋰電池組價格調(diào)研報告顯示，2019年鋰電池組的平均價格為156美元/千瓦時，到了2020年，鋰電池組的平均價格下降，在140美元/千瓦時左右。
據(jù)專業(yè)人士計算，當(dāng)液態(tài)鋰電池的成本大約在1200~2000元/千瓦時時，如果使用現(xiàn)有技術(shù)制造足以為智能手機供電的固態(tài)電池，其成本會高達6萬元，如果是用于給汽車這類大型設(shè)備供電的電池，那成本可想而知。
正常情況下，由于固態(tài)電解質(zhì)的成本高，加工制造的工藝更復(fù)雜，生產(chǎn)固態(tài)鋰電池的成本相比傳統(tǒng)鋰電池要高出約75%左右。
而黑石能源要采用3D打印技術(shù)將制造成本降低一半，這是非常困難的。去年，馬斯克在發(fā)布新型4680電池時，也曾“吹噓”該電池的成本將減少一半。
如果能夠?qū)崿F(xiàn)幾個減少成本一半的目標(biāo)，那如今的電池價格怎還會高居不下？
而且在上述提到的成本預(yù)算下，采用的原材料能用于傳統(tǒng)工藝，但一定能成為3D打印耗材嗎？答案是不一定的，如果需要使用新的耗材的話，那成本會繼續(xù)高升。
除了耗材外，3D打印的設(shè)備也是一筆不小的費用，雖然3D打印機減少了傳統(tǒng)工藝中模具、組裝等費用，但以目前的市場價格來看，打印固態(tài)電池的打印機絕不會比傳統(tǒng)工藝的流水線低多少。
3D打印電池的能量密度很難提升一倍
據(jù)悉，黑石能源用于打印電池的3D打印技術(shù)，與目前的鋰離子電池技術(shù)相比，該技術(shù)具有將能量密度提高一倍的潛力，其實這并不容易實現(xiàn)。
提升電池的能量密度意味著提升用電設(shè)備的續(xù)航能力，能量密度自然是越大越好，那什么算是提升一倍呢？先來看看新電池的能量密度。
2019年3月，寧德時代發(fā)布消息稱，其研發(fā)團隊攻克高鎳三元材料及硅碳負(fù)極材料等關(guān)鍵核心技術(shù)，率先開發(fā)出能量密度達304Wh/kg的電池樣品。
去年年底，上汽集團智能電動車品牌智己汽車也宣布，其車型將搭載與寧德時代共同開發(fā)的“摻硅補鋰”技術(shù)的電芯電池，其能量密度為240Wh/kg。
今年1月8日，國軒高科發(fā)布的LFP電芯，能量密度為210Wh/Kg；1月9日，蔚來在成都舉辦了NIO Day 2020大會，發(fā)布了150kWh固態(tài)電池包，宣稱可實現(xiàn)360Wh/kg的能量密度，
那么問題來了，提升一倍能量密度究竟能達到多少呢？3D打印技術(shù)真的能使能量密度提升一倍？這恐怕是相當(dāng)困難的，短期內(nèi)將電池的能量密度提升一倍應(yīng)該只能算是希望吧。
3D打印電池的充電速度會快嗎？
在傳統(tǒng)的鋰電池中，隔膜把正、負(fù)極板分開，三者都處于電解液中。充電時，鋰離子(帶正電)依靠電解液從正極板穿過隔膜到達負(fù)基板，從而完成充電過程。
而固態(tài)電池采用固態(tài)電解質(zhì)，我們都知道固-固接觸肯定沒有固-液接觸的面積大，因此固態(tài)電池中，電解質(zhì)與正、負(fù)極的接觸面積必然會比更小，導(dǎo)致電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)間接觸不良，進而使得鋰離子的轉(zhuǎn)移速度降低，影響充電速度。
如果打印出固態(tài)電池，以現(xiàn)有的工藝很可能不僅不能將充電速度提高，甚至其充電性能和循環(huán)性能都不如傳統(tǒng)鋰電池。
只要不用電解液用固態(tài)電解質(zhì)，那就會影響鋰離子轉(zhuǎn)移速度，雖然采用特殊材料能提高充電速度，但是消費者能否夠接受這個價格呢？
今年1月15日，廣汽埃安在他們的官方微博里發(fā)布全新預(yù)告稱，其石墨烯基超級快充電池已進入實車量產(chǎn)測試階段，并將于本月底發(fā)布有關(guān)石墨烯電池技術(shù)的詳細(xì)信息。
根據(jù)廣汽埃安官方發(fā)布的海報信息來看，石墨烯基超級快充電池可在 8 分鐘充滿至80%，至于價格和具體使用情況，我們就只能拭目以待了。
不過，提升3D打印電池的充電速度并不是完全不可能的，辦法就是和蔚來汽車一樣，采用固態(tài)和液態(tài)混合的電解質(zhì)。
之前，在蔚來汽車發(fā)布固體電池的時候，其助理副總裁曾士哲曾表示：“雖然表述為固態(tài)電池，但該電池實際上為半固態(tài)電池，仍需使用電解液、隔膜。這是全固態(tài)電池到來前的一個過渡方案，也就是電池將會同時使用固態(tài)電解質(zhì)和電解液，但二者的混合比例及安全性，目前上尚無定論。”
黑石能源官方對自己特有的3D打印技術(shù)的描述是，這是一項獨特的專利技術(shù)，可用于生產(chǎn)液體電解質(zhì)電池和固態(tài)電池。
如此不難猜出，黑石能源所謂的固體電池，很有可能采用和蔚來汽車一樣的方法，采用半固態(tài)電池(液態(tài)和固態(tài)混合，比例不固定)，如果是這樣的話，打印液體會使打印電池的成本進一步增加。
3D打印固態(tài)電池的未來比較遙遠
雖然3D打印技術(shù)較傳統(tǒng)工藝有很多優(yōu)點，但由于成本等各種因素，目前即使在生產(chǎn)領(lǐng)域也還沒普及。采用未普及的3D打印技術(shù)生產(chǎn)不成熟的固態(tài)電池是相當(dāng)荒謬的，即使能生產(chǎn)出來，那其成本想必也不是普通人能夠接受的。
但不能否認(rèn)黑石能源在3D打印技術(shù)和新一代電池方面取得的成果，正是黑石能源在內(nèi)的諸多企業(yè)和研究單位的持續(xù)研發(fā)才讓我們的生活變得像現(xiàn)在一樣便利。
黑石研究院開設(shè)第一家工廠的初衷是用于工業(yè)應(yīng)用以及電動汽車的下一代電池，公司目前正在開發(fā)的較有前途的技術(shù)的確是其專有的3D打印技術(shù)，而固態(tài)電池的確很有可能成為下一代電池，但這不代表目前就能夠使用3D打印技術(shù)批量生產(chǎn)固態(tài)電池，甚至打印固態(tài)電池都是一個未知數(shù)。
無論是開設(shè)工廠還是取得技術(shù)突破，都只能看做是一個里程碑，離我們的愿景更進了一步。
對于固態(tài)電池，國聯(lián)汽車動力電池研究院董事長熊柏青曾表示，在未來10年內(nèi)，完全攻克全固態(tài)電池仍然具有難度，全固態(tài)電池距離商業(yè)化還有待時日。
那么3D打印固態(tài)電池的希望呢，恐怕還是更為遙遠的。
雖然對黑石能源生產(chǎn)3D打印固態(tài)電池持否定態(tài)度，但還是希望黑石能源能夠做到，因為這會給整個3D打印行業(yè)帶來進步，給我們的生活帶來更多便利。
(原標(biāo)題：荒謬！成本極其高昂，黑石能源憑什么批量生產(chǎn)3D打印固體電池？)
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