1991年至2014年期间,ShawnGayden博士曾担任通用汽车(GM)研发实验室小组负责人,随着通用汽车在中国成立合资企业,她接触到亚洲制造商是如何利用多种制造方式生产电池单元。加入英国石油公司旗下的嘉实多公司后,她开始深入接触到3D打印与化石燃料有关的挑战。
Shawn Gayden
Gayden博士在通用汽车任职时就萌生一个想法:用基于冷等离子体的3D打印技术“改写”下一代电池制造。它的基本原理是:利用现有的化学和材料,以低成本大规模生产,同时将碳排放降到最低。Gayden曾把这个想法汇报给了当时在通用汽车的上级,虽然当时并没有得到明确的反馈和支撑,但Gayden没有放弃。
在18个月后,Gayden成立了Intecells。
Gayden博士告诉九游编辑团队:“目前制作电池的流程中,如果强行降低成本,就会限制电池的续航能力。身处制造业行业,我很清楚地知道,提出尝试新技术的同时还需要赋予它商业化的概念,这样才能同时得到客户和投资人的支持。”
Plasmatreat的首席执行官 Christian Buske先生和Shawn Gayden博士
于是Gayden博士勇敢地向商业化迈出了一大步,工作过程中她接触到一家名叫Plasmatreat的德国公司,他们主要业务是将等离子体技术用于运输、电子、包装、消费品等领域的表面清洁。2018年Gayden博士与Plasmatreat公司首席执行官Christian Buske共同创立了Intecells,利用Plasmatreat的专业知识,开发用于电池制造的冷等离子技术。
Intecells公司使用的技术是:用机械臂沉积粉末,再通过等离子体粘在一起形成层,最后制造出具有3D拓扑结构的电池,并改善电极涂层的附着力、能量密度和功率密度,通过这样的流程降低制造成本、电力消耗和碳排放。有了这种技术,Intecells有望打印出任何规模的化学电极,同时根据客户的设计,制造电池。
Gayden博士补充道:“对于可穿戴设备来说,外形因素是关键。我们的技术不仅可以制造出更小、更薄的电池,还可以灵活变化形状。目前无论是可穿戴设备还是新能源汽车电池,都是围绕电池形状设计的。我们想要改变和实现的就是:打开设计局限,设计出各种更有吸引力的形状。”
Intecells公司希望到2024年能够实现大规模生产新型电池产品,汽车成品电池需要经过漫长的性能测试,所以Intecells希望首先在消费产品电池领域打响知名度。
“通过消费品领域的成功案例,我们可以充分展示3D打印电池技术的优势,可以让新能源汽车行业人士看到这项技术正在趋于成熟,告诉潜在客户未来这项技术将如何使他们受益。从工程角度讲,先走后跑是有意义的。”
在Gayden博士看来,Intecells的目标是“改变电池制造的DNA”。
“我们正在推动汽车行业走向低碳、低能耗和低成本的未来,为消费者尽可能消除采购产品的限制。”
作为一个初创企业,Intecells正踏在旅程的起点。开创具有颠覆性的全新锂电制造工艺和设备技术,从而显著提高电池性能和降低成本,使锂电制造更环保。该领域顺应了时代形势和市场需求,近年来持续得到国际和国内政策支持和鼓励,包括《中国制造2025》中,关于新能源汽车、节能环保等绿色低碳产业的战略。
但目前电池行业面临的最大也是最重要的挑战之一是使其产品可回收。当今的电池经过特殊设计,导致不容易被拆开,几乎不可能再利用其中宝贵材料。
对于在从化石燃料到可再生能源的社会过渡中必须发挥核心作用的技术而言,这并不理想。因此当前迫切的是从一开始设计电池时就必须要考虑回收问题,而这将需要电池设计者的全新思维。3D打印所具有的灵活性有可能启动并加速这一急需的革命。
3D打印技术在电池的形状或外形方面开辟了设计空间,提供了更多的结构复杂性,如果考虑将它们不仅用于能源存储,并且用于结构元素,允许将多种材料共同打印在一起,会进一步打开设计的空间,锂电池的体积内会储存更多的能量。
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