【电池能量密度】能量密度是世界上最高的！这家公司的锂电池能量密度比特斯拉高73%

彭派新闻记者陈毅快乐

新能源产业链最核心的动力电池赛道最近迎来了重大突破。

Amprius宣布，第一个超高能量密度的锂离子电池装置已经出货，在能源(单位电极释放的能量)和能源密度方面取得了突破性进展。这种锂电池的电池密度达到450 WH/千克(1150 Wh/l)，是目前可用电池中能量密度最高的锂电池。

这款锂电池将应用于新一代高空伪卫星(HAPS)，之所以被称为高空伪卫星，是因为它在地球上飞行数十公里，但并没有完全绕轨道运行。"是目前世界上能源密度最高的商用电池单位."Amprius表示：“通过在尖端航空航天领域应用这种破坏性电池，Amprius证明了它是现有最高能量密度电池的领先供应商。”

Amprius开发的超高密度电池成本高，目前主要应用于高空无人机等航空航天领域，目前尚未进入新能源电动车领域。

对此，Amprius在官网上表示：“为了让更多行业使用我们的产品，AMPRIUS正在积极扩大硅阳极制造规模。”目前，高性能锂离子电池正在高端关键领域使用，随着制造能力的增加，它将很快扩展到电动汽车和消费者应用领域。" "

安普锐斯没有公开现有的具体生产能力。这家位于加利福尼亚州弗里蒙特市的公司由于电池工厂生产规模有限，计划本季度选定第一个批量生产设施用地，预计到2024年将大幅增加生产能力。

根据Enpower的数据，目前特斯拉model 3使用的松下2170电池处于世界最高水平，能量密度达到260 Wh/kg(730 Wh/l)。同样的重量，Amprius锂电池能量密度高73%，但体积减少了37%。

特斯拉创始人埃隆马斯克(Elon)在2020年8月预测：“3-4年内可以达到400 Wh/kg能源密度的电池单元，也就是2023-2024年，电池重量将大幅减少。”两年后的2022年，Amprius实现了450 Wh/kg能源密度的电池，远远超过马斯克的预期。

有趣的是，2020年，Amprius将总部搬到距离特斯拉弗里蒙特电池工厂只有几百英尺的地方。马斯克在推特上否认了特斯拉和Amprius的关系，但不排除未来两者深度合作的可能性。

特斯拉2020年9月发布的电池日活动登录页，背景照片是新电池材料硅纳米线的结构图Amprius电池的核心技术。虽然后来这项技术没有正式公开，但特斯拉和Amprius有幕后合作关系的猜测也不少。

Amprius创立于2008年，创始人崔伊是斯坦福大学的中国教授，在哈佛大学和加州伯克利大学进行博士后研究期间，从事纳米材料的合成，开始将纳米技术与电池结合起来。(威廉莎士比亚、Northern Exposure(美国电视剧)、Northern Exposure(美国电视剧))，该公司在官网上定位“能源密度和周期寿命的游戏变化者”，最初目标是“能源密度是目前锂离子电池的两倍的电池生产量”

据2020年《自然》杂志发表的一篇论文称：“硅(Si)与传统石墨阳极(372 mAh/g)相比，被认为是最有希望的锂离子电池负极材料之一。这是因为重量理论锂存储容量(3579毫安)很高。

崔伊认为，在现有电池中，阳极是石墨制造的，但储存的能量是有限的。硅的存储容量约为石墨的10倍，但充电时硅急剧膨胀，导致硅破裂，电池故障，这有明显的缺点。

数据显示，硅纳米线技术的发展方向从Amprius成立之初开始，就可以利用纳米技术在微小的硅纳米线上存储锂，该纳米线有一张千分之一左右的厚度，硅纳米线在吸收锂后仍然膨胀，但纳米技术可以防止硅破裂，达到市场上最高的能量/功率比。

根据火保权研究，硅纳米线是指宽度在10纳米左右、长度不限的材料，是一种新的一维半导体纳米材料。分析认为，中信建图也将硅纳米线应用于锂负极，揭示了离子、电子途径等几个理论优势。适应嵌锂前后体积的变化；有利于电解质渗透及储存。活性物质利用率高。

在过去的几年里，Amprius研究小组通过纳米线技术制造了硅阳极，并用空心硅纳米粒子逐渐提高了硅阳极的耐久性。据Amprius称，这款新电池之所以能达到如此高的能量密度，主要是因为该公司独家的硅纳米线(Si-Nanowire)技术直接用100%硅纳米线阳极取代了现有的石墨阳极。

p>由于硅是能量密度的最佳材料，Amprius的100％硅纳米线电池将具有更高的能量密度和功率，并且比一般锂电池充电速度更快、循环寿命更长，在美国国家实验室、航空航天公司等的实际使用中已经证明了这一点。

正因如此，这项技术早在2020年就已吸引了超过1亿美元的融资，投资人包含美国最大风投公司KPCB、Trident投资公司、VantagePoint投资公司、Google前CEO Eric Schmidt、Innovation Endeavors、SAIF Partners、盈富泰克、空中客车公司。

2021年11月，Amprius宣布量产405Wh/kg能量密度的电池。短短几个月的时间，其电池能量密度就提升了超过10%。2021年12月，该公司宣布其370Wh/kg版本的电池可以达到六分钟内从0%充电到80%。

但硅纳米线技术也并非十全十美。中信建投指出，Amprius实用化的负极产品是“核-壳”结构硅碳负极，估计该硅纳米线距离较低成本量产并制得高性能全电池还需要相当长的时间。未来随着正负极、电解液、隔膜和电池单体共同发力，才可能实现它的性能目标。再考虑到成本问题，实际局面更复杂。

华宝证券也指出，在石墨负极相对成熟度较高的条件下，仅高镍三元正极的规模化应用历时就不止3-4年，而获得量产400Wh/kg能量密度电池所难度要远高于研发、生产高镍三元正极。Amprius的硅纳米线距离较低成本量产并制得高性能全电池预计还需要时间。

责任编辑：李跃群

校对：丁晓