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先进材料专业公司6K的子公司6K Energy已从美国国防后勤局（DLA）的电池网络（BATTNET）计划第三阶段获得了190万美元的资金支持。这笔资金将用于一项为期12个月的研发项目，该项目专注于国防用途的锂离子电池材料。该奖项下的工作重心是单晶NMC721正极材料，活动内容包括使用UniMelt微波等离子体工艺进行规模化合成、后处理步骤优化以及电化学性能验证。
6K公司首席执行官兼6K Energy总裁Saurabh Ullal博士表示：“我们对这个项目感到非常兴奋。该奖项认可了我们UniMelt平台的能力，并验证了我们在国内可持续生产NMC721的能力。我们感谢DLA和BATTNET计划对6K Energy的信任，我们相信这项工作将加速高性能NMC721材料的交付，这对我们国家的国防和能源安全至关重要。”6K UniMelt微波等离子体平台正在推动下一代单晶MC721的开发。
推进NMC721正极制造
在该计划下，验证工作将通过与美国一家未公开的锂离子电池制造商合作进行的纽扣电池和全电池测试来完成。该材料设计在2.5至4.35伏的电池电压范围内工作，符合完全在美国制造的国防应用电池单元的要求。据该公司称，单晶NMC811和其他高镍NMC材料此前已提供给原始设备制造商和锂离子电池生产商进行评估。当前的研究通过将重点转向NMC721来扩展这一活动。单晶NMC721与多晶正极材料的不同之处在于它没有晶界。这种结构可以减少晶间裂纹，并由于表面积减小而降低电解质反应活性。
用于生产单晶NMC721的传统共沉淀方法通常需要长时间的煅烧、使用助熔剂添加剂、进行强力的后处理并产生废物。在该计划下，UniMelt工艺正在被评估为一种替代制造方法，以解决这些限制。正如6K Energy首席技术官Richard Holman博士所说：“这项BATTNET奖项使我们有机会突破NMC721的界限，并再次证明我们的UniMelt技术能够在美国本土大规模生产备受追捧的高质量电池材料。”BATTNET计划在国防作战能源下运作，并通过国防制造技术进行管理。该计划的目标侧重于加强国内电池供应链、提高安全性和保质期、减少过早处置以及增加国防用途的电池可用性。
锂离子电池的新制造路径
6K Energy获得奖项之际，多个研究团体和制造商正在探索锂离子电池组件的替代制造方法。最近，有消息称Titomic和伦斯勒理工学院正在评估冷喷涂增材制造（CSAM）作为锂离子电池电极生产的替代方法。在美国国家科学基金会能源存储引擎计划的支持下，该项目研究了将阳极和阴极粉末直接沉积到铝箔或铜箔上，从而省去了浆料基工艺中使用的溶剂、粘合剂和干燥步骤。技术工作涵盖四个阶段，包括材料可行性研究、微观和宏观表征、带有电化学测试的电极演示器开发，以及卷对卷制造的试点规模集成，随后进行可扩展性和成本分析。
今年9月，特拉维夫大学和拉斐尔先进防御系统的研究人员展示了一种完全使用按需喷墨3D打印技术制造的功能完整的锂离子电池。该方法能够使用定制的墨水（包括磷酸铁锂正极、聚偏氟乙烯-氧化铝复合隔膜和石墨负极）顺序打印阴极、隔膜和阳极层。通过控制液滴输送沉积超薄层，避免了刮刀处理和粘度限制。电化学测试表明，隔膜性能与商业膜相当，并且全电池在C/20到C/2的不同倍率下运行稳定。
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