锂电池能量密度极限电池的能量密度的极限|上海羊羽卓进出口贸易有限公司

电池的能量密度的极限

电池的能量密度是指单位体积或单位质量下所存储的能量量。不同类型的电池具有不同的能量密度极限，这取决于它们的化学构成和设计。以下是一些不同类型电池的能量密度极限：

锂离子电池： 锂离子电池是目前应用最广泛的可充电电池之一。它们的能量密度相对较高，但存在一些限制。理论上，锂离子电池的能量密度极限约为每千克能量存储在400-600瓦时之间，具体取决于正负极材料和电解液的组合。钠离子电池： 钠离子电池是一种类似于锂离子电池的技术，但使用钠作为电荷载体。由于钠较锂更为丰富，一些研究正在进行以提高钠离子电池的能量密度。理论上，钠离子电池的能量密度可能略低于锂离子电池。固态电池： 目前的锂离子电池使用液态电解质，而固态电池采用固态电解质，这有助于提高安全性和能量密度。固态电池的理论能量密度极限较高，可能超过目前液态电解质电池的限制。燃料电池： 燃料电池将化学能直接转化为电能，通常使用氢气和氧气作为燃料。燃料电池的能量密度取决于所用燃料和电池类型，但它们在某些应用中具有潜在优势，特别是需要长时间运行的系统。

总体而言，不同类型电池的能量密度极限在不断演进，科学家和工程师一直在寻求新的材料和设计，以提高电池的能量密度和性能。技术进步和创新可能会推动电池技术取得更大的突破，提高能量密度极限。

纳力新材料夏建中：锂电池能量密度、安全与成本平衡的破局者｜硬氪·硬科技黄金时代大会

12月26日，36氪·硬氪在深圳前海召开了硬科技黄金时代大会。大会邀请了硬科技大量一线投资机构、科技公司、专家学者，共设立14个主题演讲、2个圆桌。主题涉及半导体投资、新材料投资、人民币投资、专精特新成长等多个热门赛道。

当日，纳力新材料夏建中进行了《锂电池能量密度、安全与成本平衡的破局者》的主题分享，以下为演讲内容，经硬氪编辑：

集流体是指汇集电流的结构或零件，在电池里面主要指的是铜箔和铝箔，这是两个非常传统的材料。近些年来，经过技术迭代，可以通过压延或电解的方式使箔材的厚度变小。复合集流体是用高分子材料替代大部分的金属，同时实现重量下降和成本降低。传统的铜箔和铝箔，除了收集电流以外，还是电池加工过程中非常重要的一个载体，把正极材料、石墨等粉体配成浆料涂在集流体上，然后将集流体和活性材料组成极片，这些级片与隔膜进行卷绕或叠片后就做成了电池。所以，集流体是电池组成中非常重要的一部分，成本占比也不小，但是在过去的几十年，并没有一个突破性的技术。

首先介绍一下我们的创始人李学法博士，他是康乃尔大学的博士，在美国阿贡国家实验室做过五年的研究，2007年到美国Celgard公司做研发总监。后来，在国内大规模落地湿法隔膜的前期，他加盟了上海N公司，担任CTO。2018年，李博士自己出来在江苏创业，做了他在国内的第一家隔膜企业。2022年初，他看到了复合集流体的发展机会，主要是下游电池端的应用需求，以及上游原材料和设备供应商已经具备大规模产业化的机会，所以他创立了第二家企业——纳力新材料。

这是我们创业的团队成员，我们有来自于新加坡国立大学和中国科学院大学的博士。我们成立的时间比较晚，但是发展得很快，目前已经完成了A+轮，陆续获得了红杉、中金和淡马锡等知名机构的投资，目前估值接近35亿元。在成立不到2年的时间里，我们已经建立了多个厂区，也在江阴和美国设立了全资子公司。扬州是我们的总部，有两个生产车间。此外，在自有的360亩土地里面，我们的二期工厂也开始动工，预计明年年初封顶。

我们从设立开始，就定位于全球化。虽然设立时间只有两年，但我们很早就开始布局国际客户。今年，我们注册成立了美国子公司，未来将应对于美国的IRA法案，以及公司“国内做营收，国外做利润”的战略，直接在客户所在地给客户进行技术与产品服务。2022年，我们实现了“当年签约、当年开工、当年投产”，目前一期已全部投完，二期也已经开始建设。

这是我们的股东情况，创始股东包括扬州市的地方国资，还有几个管理层持股平台。A轮融资方有红杉、中金等，A+轮有淡马锡、洪泰基金等。

下面给大家介绍一下市场情况。

虽然说今年特别卷，新能源感觉去年还是“小甜甜”，今年就变成了“牛夫人”，不仅销量没有达到预期，而且大家都在卷成本，利润下降得特别快。但是，刚才也有一些汽车行业的同仁讲，新能源汽车的发展并不是因为整个汽车行业的发展，而是它替代了燃油汽车的产能。在新能源材料的赛道里面，复合集流体一定程度上也扮演了这样的角色，是用来替代传统的铜箔和铝箔。

虽然现在整个新能源赛道的热度有所下降，但我们是在细分方向上进行创新和替代。刚刚也讲过，在电池里面，集流体的使用量和隔膜是1：1的对应关系，所以我们可以简单地拿隔膜的量来进行对照。今年，隔膜出货量超过100亿平方，如果按照吨来算，集流体的需求量是百亿级别。此外，锂电池今年的出货量可能到1T瓦时，到2030年将达到2T瓦时。所以，虽然集流体是细分领域的单品，但它总体的市场规模很大，这是一个几百亿、甚至是接近千亿的大赛道。

复合集流体解决了目前行业的3个痛点：

1、热失控问题。对于碰撞后着火，主要是因为在碰撞以后，电池发生机械滥用，电池原本的绝缘排列结构发生破损，正负极材料或集流体之间直接发生短路，引发电池热失控。

2、能量密度达到上限。大家一直在努力提升能量密度，目前，铁锂差不多已经到极限，三元的能量密度越往上走就会不安全，因为乘用车的材料能量密度得保守一些。在电池里面，铜的重量占比较高，能达到12%。我们的复合集流体用高分子膜替代了大部分的铜，可以实现铜箔减重50%，对于电芯来说也有相当大的提升贡献。另一方面，无论是铜箔还是铝箔，都有一个极限，当把金属厚度降到一定的程度时，强度就没有办法再支撑了。而复合集流体是把高分子膜的强度和金属的导电性结合在一块，相当于从两个方向分别进行调控，所以可以进一步提高电池的能量密度。

3、铜资源分布不均。中国的铜消耗量很大，进口占比为80%，进口依存度很高。减少铜的使用量非常重要。

我们对铜箔和铝箔有两种不同的实现方式。对于铜箔，我们不用传统的阴极辊电解制箔，而是采用PVD方式在PET/PP薄膜上预镀多层金属，然后电镀增厚至目标值，形成多层复合结构。通过这样的方式，我们可以实现铜箔减重50%、能量密度提高6%-8%、降低66%的铜使用量。对于铝箔，我们采用PVD方式在PET薄膜上通过多次或单次真空沉积，实现多层复合结构。目前，传统铝箔是通过压延实现的，压延的极限是13微米，进一步再压下去就无法实现目标良品率，会非常容易断带。通过材料的更迭，我们把极限厚度降到了6微米，面密度也下降到原来的1/3，减少了85%的铝使用量。

此外，我们的产品是高分子-金属复合材料，在发生机械滥用的时候，材料不是从一个地方绷开，它表面的金属会产生多点的应力释放，形成多点的裂纹断路，阻止热失控。这是我们和清华大学欧阳明高院士课题组合作的工作，左边是传统铝箔，右边是复合铝箔，复合铝箔可以实现针扎时的完全断路，它没有触发热失控。我们的材料用完以后，截面没有受到热的影响，界面也保持完整。

这是我们目前的四大产品，包括刚才介绍过的复合铜箔和复合铝箔，作为一个新的材料，它导入到电池企业需要比较长的周期，从电池A样、B样到量产。我们还有相对传统的材料，是做电池箔材的表面涂碳，可以在复合铜箔和铝箔上涂，也可以在传统的铜箔和铝箔上涂，这块的导入进度会快一些，可以用来支撑公司早期的营收。

目前，我们有员工300多人，研发人员80多位，一期投入近13个亿，建设了超过50条各类生产线，产能接近5亿平方米，是目前复合集流体赛道规模最大的企业。

这是我们与竞品的分析结果，主要体现在高分子和金属的界面处理上，分析指标是粘结力。结果显示，我们的材料界面可以在原子级别上融合到一块。我们已经给国内外龙头电池企业进行了送样测试，目前综合评价是最佳。

我们也通过了政府组织的新产品鉴定和汽车行业的IATF 16949认证。在专利布局方面，因为这是全新的材料，从原材料开始，到设备、工艺和下游应用都是全新的。所以我们请了美国最顶尖的专利律师事务所给我们做专利布局，目前已累计提交了600多篇专利申请、155篇PCT，获专利授权130多项。这是我们做国际化非常重要的一点，要有足够多的高质量专利来保驾护航。

这是我们二期的规划图，占地面积360亩，建筑面积约30万平。我们计划在2026年推动申报科创板。

这是我们目前全球布局的情况，今年在美国北卡的全资子公司已经设立完成，开始做技术支持和商务，等美国客户的量产计划下来以后，再快速推进美国生产基地的落地。

我的分享就到这里，谢谢大家！