NE时代

通用汽车与电池科学公司OneD联合研发世界首创，号称全球最快并具有革命性突破的电极即将明年大规模量产。

OneD这种新的3D电极（干法电极）几何结构可以解决全球电池制造商面临的绝大多数单体电芯性能限制：将电池功率（Power）提高10X，能量密度（Energy density）提高3X，电池寿命（Life span）提高5X，并将充电时间缩短至5min。

The dry battery electrode can increase energy density to over 300 watt-hours per kilogram and then to over 500 watt-hours per kilogram.

事实上，更重要的是，这种OneD电池技术的电极（干法电极）设计是以卷对卷（不是叠片）的方式制造，不含溶剂(Solvent)或粘合剂（PVDF/SBR)，可将电极成本降低30%，从而显著降低电芯的成本。

这些数据堪称perfect！那么，OneD什么样的一种技术呢？

常识告诉我们，锂电池充-放电时，锂离子嵌入电极的速度以及过程是否顺利都会影响电池的容量（不可逆容量，过渡金属氧化物发生反应），如果锂离子不能有效地嵌入/出电极中导致析锂，锂电池将会损失容量进而导致不可修复的衰减。

电池研发人员要么使用更大容量（capacity）的电极材料，如硅等做负极，要么重新设计电极的结构来解决以上问题，前者受限于材料的不稳定性，后者受限于技术成本。但无论是哪一种路径，只要取得突破，都将具有广阔的市场应用前景。

If you want to decrease pack size by 50% you have to increase energy density by 100%. Adding 50% gets you 50+50+50 (or 100% of the *old* energy density plus 50%). When you then remove one of the 50s you are then subtracting one-third, or 33% of the *new* new pack size. 

目前市场上典型的活性炭（SP等）电极是由粉末、添加剂和粘合剂的混合物制成的，这使得带电离子嵌入电极时容易受阻，效率不高，导致不可逆容量损失，进而使得电池寿命下降。

法国的Nawa Technologies电池研发公司设计了一种巧妙的电极（干法电极）结构，也称作Ultra Fast Carbon Battery,完美地解决了以上问题。

法国的Nawa Technologies电池研发公司以超级电容器的研发而闻名，在超级电容器上使用的相同的高科技电极同样能用于锂离子电池，其中的关键在于如何帮助锂离子更多更有效地嵌入在电极中。

于是，他们设计了一种垂直排列的碳纳米管，类似于发刷结构，每平方厘米都有1000亿个直的、高导电的碳纳米管伸出。做个形象的比喻，碳纳米管就类似于直线高速公路，使锂离子能像高速公路上行驶的汽车那样可以更快更高效地嵌入电极中。

实验证明，该技术从根本上将电芯的功率提高了10X，使用这种电极（干电极）的电池，其充电速度也得到了极大地提升，Nawa的CEO Ulrik Grape说，只要有合适的充电基础设施，具备高能量密度的电池5min即可完成80%的充电（充电5min，续航300公里不是问题）！

值得一提的是，由于超轻质纳米管支架和较少使用的外来粘合剂和添加剂材料，使得电芯变得更紧凑、更轻，甚至在相同的空间，电芯的能量密度提升3X（提升体积利用率）！

垂直的碳纳米管电极使得锂离子能更多地嵌入电极，可以减少由于反复充电或者快充导致的析锂（不可逆容量），电池容量衰减显著减缓，电池的寿命延长了5X！

碳纳米管不仅有更多的空间可以扩展，而且还具有高刚性结构，可以稳定电极，它能与一系列活性材料兼容，包括硅、镍锰钴和硫化学物质等。

比如它用于硅材料电极，将可以解决硅的膨胀问题，它就像一个笼子，硅的膨胀和收缩被限制在导电碳内部壳，可将锂硅电池的能量密度提升6X！

足见碳纳米管的市场前景有多吸引人！

根据海外知名研究机构，IDTechEx最新发布的关于“ 2022-2032年碳纳米管：市场、技术、参与者”的研究报告称，碳纳米管电池正在兴起，到2032年，碳纳米管市场预计将超过7000吨! 如果按照1%的使用比例进行概算， 约0.01kg/kwh，那么可以满足超过700GWh的电池需求。

很多有名的电池制造商都在计划扩大他们的碳纳米管电池的生产，包括Sila Nanotechnologies（美国加州）、Cabot Corporation（美国波士顿）、Toyocolor（日本东京）、LG Energy Solution（一般认为是给通用提供电池技术）、JEIO（韩国）和Kumho Petrochemical（韩国）等等。

可以说，能源储能领域正在迅速发展，新一代的颠覆性技术已经出现。

目前，生产成本是卡住碳纳米管的商业化的主要难点。Nawa Technologies除了其首创的垂直碳纳米管比较吸睛外，最近使其成为头条的另一个原因是，他们宣布实现了另一个世界首创的突破，以卷对卷的方式以90cm宽的制造规模生产其独特的垂直排列的碳纳米管储能材料。

这种不含溶剂或粘合剂的方式将电极的生产成本降低了30%！公司宣布他们现在进入了下一个激动人心的阶段—大规模制造，计划于2023年开始大规模量产其新型的电极材料。

再次感叹，2023年对电动汽车行业来说，似乎真是非常重要的一年，很多电池制造商、汽车制造商都将他们的新型技术量产计划定在了这一年，且拭目以待。

Will a 1000 KM battery range at half the weight and half the price be achieved ? It will take some time, but i believe it will come.

来源：xEV动力电池圈