南极熊导读：3D打印固态电池在2021年即将在德国量产！能量密度提高1倍，充电速度提高6倍！优先配套德国庞大的汽车制造业。宝马／奔驰／大众／奥迪／保时捷等厂商，在电动汽车时代有翻身的机会吗？
2021年一月，南极熊3D打印网获悉，瑞士BlackstoneResources（黑石资源）公司的专有3D打印锂离子固态电池技术，取得了一系列重要的突破。它一直通过德国子公司BlackstoneTechnologyGmbH投资于下一代电池技术。包括获得专利的3D打印技术和对电池批量生产的研究。恰好的是，德国是全球3D打印技术最为发达的国家之一。
与目前的锂离子电池技术相比，3D打印固态电池具有将能量密度提高一倍，制造成本降低一半的潜力。
3D打印固态电池的比较优势
当前最先进的电池生产面对的一些弱点：
不够灵活，无法支持必须与产品设计相匹配的组件设计
它仍然太昂贵（目标：＜80US＄／kWh）
不适用于未来的设计，例如全固态电池
供应的能量密度仍然太低（目标：600英里且＞300Wh／kg）
原材料仍然不安全
碳排放仍然太高
△3D打印的“多孔”电极可提高能量密度。可以将电极中的材料打印成三维晶格结果。晶格意味着电极具有更大的暴露表面积，增大化学反应面积，电池效率更高。另外，3D打印电池模块不要多余的物质即可以实现一体化。想象一下，特斯拉85kWh电池组由7104个电池组成，将7104块电池粘合在一起的胶水和电线的重量相当大了。但是假如这些变成是增材制造过程的一部分，而不是多余的材料，能量密度将大大提高
与使用液体电解质的传统电池设计相比，BlackstoneTechnology的3D打印工艺具有明显的优势。显著降低成本，提高电池尺寸的生产灵活性，可以不依赖电极化学性质而实现这些优点。
△3D打印固态电池生产工作流程
Blackstone的3D打印固态电池技术，解决了这些弱点：
3D打印锂离子电池生产已经成熟，且有专利，在生产过程中可供应最大的灵活性；
可节省30％的CAPEX和10％的OPEX，而采用固态技术时，可节省70％的CAPEX和30％的OPEX；
世界上第一个3D打印生产工艺，可以批量生产固态电池；
可将能量密度提高20％，用固态技术时可提高100％；
利用自身资源来缩短供应链，并确保长期获取电池材料；
通过将干燥过程减少50％，可将能源消耗降低25％，这是电池组电池最重要的制造成本——占总能源成本的45％至57％。
△世界上第一个使用印刷电极的功能性电池已通过测试
黑石技术有限公司CEO霍尔格·格里茨卡（HolgerGritzka）表示：“我们迄今为止在3D打印电池技术方面的发展，为固态电池的大规模生产铺平了道路。除了汽车工业等重要市场之外，船舶应用和新型5G无线网络也将会受益于3D打印固态电池的优势。”
△特斯拉的股价已经涨得高到了火星，市值达8000亿美元，是宝马＋奔驰＋大众等一批传统汽车厂商市值的总和还高
埃隆·马斯克（ElonMusk）承认获得下一代电池技术以及生产这些电池所需的原材料的重要性。即使采用减少电池材料量的新技术，电动汽车的需求也可能很快超过这些车辆所需的电池材料量。
马斯克预计，下一代电池将使用更少的电池金属（例如钴），而使用更多的镍和锂。实际上，随着特斯拉与大型汽车制造商的入局，所有这些金属的需求可能会大幅新增，大型汽车制造商也开始推出电动汽车，并计划把全部汽车都电动化。
3D打印固态电池正在量产
BlackstoneResources开发并测试了3D打印电池，获得欧洲“地平线2020”计划资助，在电池密度，充电周期和成本方面均取得了显著成绩。这家瑞士公司还开发了一种工作流程，可使用专有的电池打印技术在2021年以各种形状或形式来批量生产这些电池，充电速度最大可以提高大约六倍。
2020年十一月，黑石在德国德贝恩镇萨克森州的AmFuchsloch工业园区开设了第一家3D打印电池生产厂，配套德国的汽车制造业，将大量生产用于工业应用以及电动汽车的下一代电池。首期厂的生产量力将达到每年0．5GWh。
相关知情人告诉南极熊3D打印网，首批固态电池原型已经过测试，3D打印大量生产所需的许多电池复合材料、外壳和固态电解质。在开发和测试了这项技术之后，Blackstone准备计划生产3D打印的固态电池。这会改变固态电池的发展。自动化3D打印生产工艺，比传统的电池生产工艺减少了70％的固定投资。固态电池也更安全，不使用对环境更加有害的易燃液体电解质。
除黑石集团外，现在还有众多公司争相角逐下一代电池技术。在下一代技术（包括固态电池和新的先进制造技术）方面，这些公司可能会击败特斯拉。
利用3D打印工艺技术，美国Keracel能够将陶瓷电解质厚度降低到100um，长期目标是达到15um。这些技术进步将使Keracel陶瓷电池能够供应1200Wh／L的能量密度，这大约是标准锂离子电池的两倍，并且能够满足工业和汽车公司应用中高倍率要。
当然，关于特斯拉来说，因为股价高，资本充足，可以通过有针对性的收购迅速加快步伐。
