2024 年 2 月 14 日，美國初創公司 24M Technologies 推出了一款名為 EternalyteTM 的電解液，該電解液專為鋰金屬電池設計，旨在提高電池的迴圈壽命和充放電功率，500 次迴圈容量保持率超過 83%，快充率達到 4C。 此外，結合之前發布的ImperViotm隔膜技術，它可以防止金屬枝晶的生長，並通過提供此類故障模式的早期預警來提高安全性。
通過ETOPTM技術將極片直接整合到電池系統中，24M的首席執行官兼總裁Naoki OTA聲稱能夠實現經濟高效且安全的每次充電1,000英里的電池組。
那麼，24m的起源是什麼？ 上述技術可靠嗎？ 能否成功幫助電動汽車實現1600公里續航里程，徹底告別里程焦慮？ 本文將帶您了解第一件事。
一、24m電池技術分析
從24M公布的資訊來看，這款續航里程為1600km的電池是鋰金屬電池，電芯的能量密度為391Wh kg，在鋰金屬領域並不是特別高（考慮到力神在1月底已經推出了一款402Wh kg的高矽半固態電池， 並參考力神電池開發了402Wh Kg半固態電池）。
然而，該電池的系統能量密度高達350 Wh kg（質量組效率接近90%），比目前麒麟電池聲稱的255Wh kg高出37%以上。 ZEEKR 009採用的麒麟電池系統能量密度僅為200 205wh kg，140kWh的總能量可實現1000km以上的續航里程（參考麒麟電池首款高能電芯分析）。
350Wh kg時系統的能量密度比200Wh kg時高175倍，假設電池組的重量保持不變，那麼總能量可以增加到140*175=245kwh。按照每100公里15 16kWh的功耗計算，確實可以達到1600km（1000英里）以上的續航里程。
除了高能量密度外，這款鋰金屬電池還支援4C的充放電倍率，在5mAh cm2的負載下實現，與傳統的鋰金屬電池相比，這是乙個巨大的進步，這是乙個指數級的提公升（一般鋰金屬電池的充電率為0）。5c 或更低）。
早在2021年，24M創始人兼首席科學家蔣耶明教授就在Nature Energy上發表文章，通過與液態鹼金屬（Na-K）復合來提高鋰金屬電池的臨界電流密度，在3在8 mA cm2的負載下可實現2mA cm2的超高電流密度。 高達 20 mA cm2 的電流密度有望成為液鹼金屬和電解質優化等各種策略組合的最佳結果。
但需要注意的是，該電池正極的NCM材料的面容量僅為3mAh cm2，而根據200mAh g的高鎳材料的容量和20mg cm2的面密度，面容量可以輕鬆達到4mAh cm2以上。
在如此低的面容量下，需要非常高比例的正極材料才能達到 391 Wh kg，預計會超過 60%，這需要傳說中的厚電極技術，該技術也是基於 24m 立足點，正式名稱為 Semi SolidTM。
本質上是一種超厚電極，將常規電極的厚度增加50至300 500 m可以大大增加活性物質的質量比例，並減少非活性物質的使用。 同時，由於使用了超厚電極，單個電極的容量可以非常高，從而減少了併聯層數，也為電池系統直接從電極片分組創造了條件。 根據官方資料，24M ETOPTM（Electrode to Pack）可以達到90%的質量分組效率，可謂是天花板級別的存在。
由於極片的應用，24m半固態電池的隔膜也可以變厚，甚至類似於鉛酸電池，這樣的隔膜不僅更安全（不透水意味著不易損壞），而且還可以抑制金屬枝晶引起的短路（下圖是24m公司測試其隔膜對不鏽鋼和鋰金屬枝晶的抑制作用）。
此外，還可以在隔膜上進行進一步的創新，例如通過塗覆一層導電物質來檢測鋰金屬枝晶的生長，作為早期預警。 該技術最早由史丹福大學崔毅教授於2014年發表（參見Nature Comm，2014,5,5193），從24m的公開產品**中，也可以看出其裸露的外部片數都在4個以上，並且很可能在膜片處增加了乙個輸出極，以檢測電壓等訊號， 從而提前預測枝晶的生長情況。
二、24M的發展歷程及前景分析
24M由麻省理工學院首席科學家江葉明教授等人於2010年創立。 值得一提的是，江先生也是A123的創始人之一，在提高磷酸鐵鋰率的效能方面取得了突出的成績。
早在2002年左右，他就在《自然》雜誌上發表了一篇文章，用**金屬離子如NB、W、TI、MG、ZR等代替Li位，大大提高了LFP（Nature Material，電子導電磷酸橄欖石作為儲鋰電極）的電子電導率和倍率效能。隨後在2003年成立了A123。
他對鋰離子電池的材料體系和製造工藝非常熟悉，知道目前電池體系中非活性物質的比例太高，不利於能量密度的發揮和後續的發展。 而且，固定裝置在製造過程中的投資和能耗大，成本高。 因此，成立24M是為了創新鋰電池的生產工藝，省去了烘烤等步驟，大大降低了裝置投資和製造成本。
這種半固態電池將這項創新技術稱為 SemiSolidTM，其核心是電極設計，消除了傳統的粘合劑和 NMP 等溶劑，並將活性材料、導電碳和電解質直接混合在一起並塗覆在電極片上。 由於沒有粘結劑，混合材料具有一定的流動性，就像粘土和薄泥一樣，是固液混合狀態，所以稱為半固態。
**下一代電池已參考官方公開資料整理出24M（詳見1000周及13000周部分資料-24M半固態電池（高鎳石墨、鐵鋰石墨體系）），因採用厚電極，除取消粘結劑及NMP， 銅箔和鋁箔與傳統鋰電池相比節省60%以上，節省80%的隔膜，並不同程度地節省電解液和極耳。
而且，在製造過程中，目前鋰電池前部和中部的15個步驟直接縮短為5個步驟，即混合、塗覆、疊層、焊接、脫殼（軟包或鋁殼），因為省略了所有的烘烤工序和電解液滲濾液，時間也從原來的22h縮短到1h。
自成立以來，24M一直沒有大規模推出產品，而是利用技術轉讓和許可與多家公司合作（見1600公里半固態電池即將推出），包括大眾、富士膠片、盧卡斯TVS、Axxiva和Freyr。 這與台灣半固態電池製造商慧能科技相同（詳見惠能固態電池是新品種？ 它可以專注於技術、輕資產，並避免與其他電池公司的競爭。
其中，2020年，24M宣布已與日本京瓷集團達成合作，京瓷將利用24M技術的半固態電極製造工藝生產的半固態鋰電池開發其戶用儲能系統Enerezza。
2021 年，24M 與挪威電池初創公司 Freyr 簽署了一項許可協議，授予 Freyr 基於 24M 當前和所有未來技術生產鋰電池的權利。
2022年初，大眾汽車收購24m25%股權，雙方正式成為戰略合作夥伴。 大眾汽車集團計畫與24M一起成立一家全資子公司，以“開發一種生產汽車半固態電池的技術”。
值得一提的是，國內安徽安華新能源科技***公司似乎與奇瑞和國軒有關，有點不為人知），其半固態固態電池技術也從24m起，於2022年底宣布在煙台上山建廠，主要生產能量密度為300-340wh公斤的半固態技術系統動力電池和儲能電池， 應用於車輛、儲能、換電等市場領域。
總結：24m半固態電池是物理意義上的半固態電池，直接將活性物質、導電劑和電解液混合，省去了粘結劑和傳統極片的烘烤步驟，減少了製造步驟，節省了裝置投資和製造成本。 雖然名稱相同，但這與目前行業內主要推廣的化學意義上的半固態電池完全不同的技術方案。 值得一提的是，24M還申請了自己的SemisolidTM商標，這是一家真正的推廣半固體的企業。
雖然24M新發布的鋰金屬電池系統能量密度高達350Wh kg，也有望實現1600km的超長續航里程，但目前的應用領域尚不明確。 目前，電動汽車上的LFP電池可以達到700km的續航里程，三元電池可以達到1000km的續航里程。 對於能量要求較高的電動飛機領域，功率要求同樣重要，厚電極技術的功率效能普遍較差，導致放電率低，能否應用於電動飛機領域也是乙個問題。
無論如何，24m半固態電池技術至少是製造領域創新的一次重大嘗試，值得借鑑。 江教授也是學術成就和產業化領域最傑出的中國人之一，並共同創立了7家初創公司，包括電池公司A123 Systems，24M，Form Energy，Desktop Metal，American Superconductor和Sublime Systems。 希望24m半固態電池技術將在正確的領域結出碩果。