通过Sakuu与NGK开发陶瓷材料,看日资在3D打印电池领域发展思路

随着湾区初创公司 Sakuu 继续将其固态电池 (SSB) 3D 打印技术商业化,该公司已与一级汽车供应商 NGK Spark Plugs 建立了合作伙伴关系。根据两家公司之间的谅解备忘录,NGK 将共同开发和提供陶瓷材料,用于 Sakuu 的 SSB 固态电池生产,预计将于 2023 年开始的规模化3D打印生产电池。

block 材料驱动3D打印工艺走向成熟

NGK是用于内燃机的火花塞和相关产品以及传感器和陶瓷专家。NGK在全球 60 家公司和 35 家生产工厂拥有约 16,100 名员工,还参与赛车运动,为 Scuderia Ferrari 一级方程式车队等团体提供零件。据称,NGK 是全球陶瓷行业领导者,其材料质量和技术专长将使 Sakuu 能够迅速推进下一代电池生产线的解决方案走向成熟。

Sakuu 开发了一种结合粘结剂喷射3D 打印工艺,其第一代非打印锂金属电池的能量密度达到了 800 Wh/L 的基准。这意味着Sakuu到2023 年实现超过1200 Wh/L的全3D打印固态电池路线图的重要里程碑的计划在望。根据3D科学谷到目前为止,市场领先的锂离子电池,如当今最畅销的电动汽车中的锂离子电池,大多在500–700 Wh/L的范围内发挥作用。

Sakuu_Battery3D打印固态电池
© Sakuu

Sakuu 一直致力于通过3D打印制造最佳固态电池,用于电动汽车和其他应用。Sakuu的WO2019152531A1专利针对单片陶瓷电化学电池外壳,其中包含阳极和阴极接收空间,以及两者之间的隔板。这能够带来更高的充电率,而不会引发锂电池的安全风险。这是对先前于2020年获得的两项电池专利,集成电池堆电池和单片固态电池的补充。这些结构共同提高了固态电池的能量密度,同时不会影响稳定性和寿命。

除了800Wh/L基准外,目前的测试Sakuu第一代锂金属电池在200次循环后还表现出 97% 的高能量保持率。电池在保持无枝晶的同时,预计在循环完成后在800次循环中记录80% 的保留率。

同时,Sakuu正在努力使其增材制造 (AM) 系统能够大规模生产这些电池。这家初创公司声称,其 SSB 可以比目前可用的锂离子电池小 50%,轻 30%。不仅如此,Sakuu 还认为他们可以以更低的成本进行批量生产,同时由于3D打印技术在成形方面的自由度,带来了定制形状和尺寸等好处。

block 日资从股权到材料与Sakuu的合作伙伴关系

NGK是日本特殊陶业公司,根据3D科学谷的市场观察,除了与NGKd饿材料合作,Sakuu与日资建立了深度的合作伙伴关系,尤其是来自汽车供应商 Musashi Seimitsu 的投资。Musashi Seimitsu这家日本公司拥有 T. Rowe Price 和 Sumitomo Mitsui 等公司的大量机构所有权,而 Sakuu 的新合作伙伴 NGK 主要由 Mitsubishi 通过日本 Master Trust Bank of Japan 和 Meiji Yasuda Life Insurance 拥有。

与 NGK 的合作进一步表明了日资系对 Sakuu 的信心,同时也将其打造为日本在全球3D打印-增材制造领域的重要代表,目前该行业由三菱主导。

传统的电池制造具有显着的局限性:能源使用和碳排放、工厂占地面积大、材料浪费和效率低下、供应链依赖性、无法定制电池形状和尺寸、模具成本高、扩张受限。这些只是生产固态电池的一些挑战,Sakuu希望通过其Kavian平台解决所有这些痛点。

3D科学谷了解到通过本地化的超级工厂和规避常见供应链问题的生产模式,可持续地、经济高效地大批量生产电池,并具有更大的供应链弹性。通过这种新颖的增材制造工艺生产电池,电池可以在国内大规模生产,以快速供应面临需求激增的行业,例如电动汽车制造商。

电池的 3D 打印是一个令人兴奋的领域,具有很大的潜力,特别是在将废旧材料回收到新能源设备方面。鉴于对电动汽车、电脑、手机等的高需求,利用旧电池的材料进行3D 打印新电池的能力对于维持目前的材料供应可能至关重要。凭借增加的能量密度和紧凑、定制尺寸和形状的额外好处,Sakuu可能会改变人类生产储能产品的方式。

Sakuu预计其第二代全3D打印SSB的能量密度将再次大幅飞跃,样品电池交付将于 2023 年初开始。世界上第一款由Sakuu 的 Kavian™ 平台诞生的 3D 打印电池将提供快速、大规模的交付能力,在超级工厂环境中批量生产电池,支持大规模、低成本3D打印电池制造。

Sakuu希望成为人类重塑可持续能源生产的一部分。Sakuu的使命是建立一个由变革性产品驱动的品牌,这些变革性产品可以为社会和环境变化留下有影响力的遗产。

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