2024 年 2 月 14 日，美国初创公司 24M Technologies 推出了一款名为 EternalyteTM 的电解液，该电解液专为锂金属电池设计，旨在提高电池的循环寿命和充放电功率，500 次循环容量保持率超过 83%，快充率达到 4C。 此外，结合之前发布的ImperViotm隔膜技术，它可以防止金属枝晶的生长，并通过提供此类故障模式的早期预警来提高安全性。
通过ETOPTM技术将极片直接集成到电池系统中，24M的首席执行官兼总裁Naoki OTA声称能够实现经济高效且安全的每次充电1,000英里的电池组。
那么，24m的起源是什么？ 上述技术可靠吗？ 能否成功帮助电动汽车实现1600公里续航里程，彻底告别里程焦虑？ 本文将带您了解第一件事。
一、24m电池技术分析
从24M公布的信息来看，这款续航里程为1600km的电池是锂金属电池，电芯的能量密度为391Wh kg，在锂金属领域并不是特别高（考虑到力神在1月底已经推出了一款402Wh kg的高硅半固态电池， 并参考力神电池开发了402Wh Kg半固态电池）。
然而，该电池的系统能量密度高达350 Wh kg（质量组效率接近90%），比目前麒麟电池声称的255Wh kg高出37%以上。 ZEEKR 009采用的麒麟电池系统能量密度仅为200 205wh kg，140kWh的总能量可实现1000km以上的续航里程（参考麒麟电池首款高能电芯分析）。
350Wh kg时系统的能量密度比200Wh kg时高175倍，假设电池组的重量保持不变，那么总能量可以增加到140*175=245kwh。按照每100公里15 16kWh的功耗计算，确实可以达到1600km（1000英里）以上的续航里程。
除了高能量密度外，这款锂金属电池还支持4C的充放电倍率，在5mAh cm2的负载下实现，与传统的锂金属电池相比，这是一个巨大的进步，这是一个指数级的提升（一般锂金属电池的充电率为0）。5c 或更低）。
早在2021年，24M创始人兼首席科学家蒋耶明教授就在Nature Energy上发表文章，通过与液态碱金属（Na-K）复合来提高锂金属电池的临界电流密度，在3在8 mA cm2的负载下可实现2mA cm2的超高电流密度。 高达 20 mA cm2 的电流密度有望成为液碱金属和电解质优化等各种策略组合的最佳结果。
但需要注意的是，该电池正极的NCM材料的面容量仅为3mAh cm2，而根据200mAh g的高镍材料的容量和20mg cm2的面密度，面容量可以轻松达到4mAh cm2以上。
在如此低的面容量下，需要非常高比例的正极材料才能达到 391 Wh kg，预计会超过 60%，这需要传说中的厚电极技术，该技术也是基于 24m 立足点，正式名称为 Semi SolidTM。
本质上是一种超厚电极，将常规电极的厚度增加50至300 500 m可以大大增加活性物质的质量比例，并减少非活性物质的使用。 同时，由于使用了超厚电极，单个电极的容量可以非常高，从而减少了并联层数，也为电池系统直接从电极片分组创造了条件。 根据官方数据，24M ETOPTM（Electrode to Pack）可以达到90%的质量分组效率，可谓是天花板级别的存在。
由于极片的应用，24m半固态电池的隔膜也可以变厚，甚至类似于铅酸电池，这样的隔膜不仅更安全（不透水意味着不易损坏），而且还可以抑制金属枝晶引起的短路（下图是24m公司测试其隔膜对不锈钢和锂金属枝晶的抑制作用）。
此外，还可以在隔膜上进行进一步的创新，例如通过涂覆一层导电物质来检测锂金属枝晶的生长，作为早期预警。 该技术最早由斯坦福大学崔毅教授于2014年发表（参见Nature Comm，2014,5,5193），从24m的公开产品**中，也可以看出其裸露的外部片数都在4个以上，并且很可能在膜片处增加了一个输出极，以检测电压等信号， 从而提前预测枝晶的生长情况。
二、24M的发展历程及前景分析
24M由麻省理工学院首席科学家江叶明教授等人于2010年创立。 值得一提的是，江先生也是A123的创始人之一，在提高磷酸铁锂率的性能方面取得了突出的成绩。
早在2002年左右，他就在《自然》杂志上发表了一篇文章，用**金属离子如NB、W、TI、MG、ZR等代替Li位，大大提高了LFP（Nature Material，电子导电磷酸橄榄石作为储锂电极）的电子电导率和倍率性能。随后在2003年成立了A123。
他对锂离子电池的材料体系和制造工艺非常熟悉，知道目前电池体系中非活性物质的比例太高，不利于能量密度的发挥和后续的发展。 而且，固定设备在制造过程中的投资和能耗大，成本高。 因此，成立24M是为了创新锂电池的生产工艺，省去了烘烤等步骤，大大降低了设备投资和制造成本。
这种半固态电池将这项创新技术称为 SemiSolidTM，其核心是电极设计，消除了传统的粘合剂和 NMP 等溶剂，并将活性材料、导电碳和电解质直接混合在一起并涂覆在电极片上。 由于没有粘结剂，混合材料具有一定的流动性，就像粘土和薄泥一样，是固液混合状态，所以称为半固态。
**下一代电池已参考官方公开资料整理出24M（详见1000周及13000周部分数据-24M半固态电池（高镍石墨、铁锂石墨体系）），因采用厚电极，除取消粘结剂及NMP， 铜箔和铝箔与传统锂电池相比节省60%以上，节省80%的隔膜，并不同程度地节省电解液和极耳。
而且，在制造过程中，目前锂电池前部和中部的15个步骤直接缩短为5个步骤，即混合、涂覆、叠层、焊接、脱壳（软包或铝壳），因为省略了所有的烘烤工序和电解液渗滤液，时间也从原来的22h缩短到1h。
自成立以来，24M一直没有大规模推出产品，而是利用技术转让和许可与多家公司合作（见1600公里半固态电池即将推出），包括大众、富士胶片、卢卡斯TVS、Axxiva和Freyr。 这与台湾半固态电池制造商慧能科技相同（详见惠能固态电池是新品种？ 它可以专注于技术、轻资产，并避免与其他电池公司的竞争。
其中，2020年，24M宣布已与日本京瓷集团达成合作，京瓷将利用24M技术的半固态电极制造工艺生产的半固态锂电池开发其户用储能系统Enerezza。
2021 年，24M 与挪威电池初创公司 Freyr 签署了一项许可协议，授予 Freyr 基于 24M 当前和所有未来技术生产锂电池的权利。
2022年初，大众汽车收购24m25%股权，双方正式成为战略合作伙伴。 大众汽车集团计划与24M一起成立一家全资子公司，以“开发一种生产汽车半固态电池的技术”。
值得一提的是，国内安徽安华新能源科技***公司似乎与奇瑞和国轩有关，有点不为人知），其半固态固态电池技术也从24m起，于2022年底宣布在烟台上山建厂，主要生产能量密度为300-340wh公斤的半固态技术系统动力电池和储能电池， 应用于车辆、储能、换电等市场领域。
总结：24m半固态电池是物理意义上的半固态电池，直接将活性物质、导电剂和电解液混合，省去了粘结剂和传统极片的烘烤步骤，减少了制造步骤，节省了设备投资和制造成本。 虽然名称相同，但这与目前行业内主要推广的化学意义上的半固态电池完全不同的技术方案。 值得一提的是，24M还申请了自己的SemisolidTM商标，这是一家真正的推广半固体的企业。
虽然24M新发布的锂金属电池系统能量密度高达350Wh kg，也有望实现1600km的超长续航里程，但目前的应用领域尚不明确。 目前，电动汽车上的LFP电池可以达到700km的续航里程，三元电池可以达到1000km的续航里程。 对于能量要求较高的电动飞机领域，功率要求同样重要，厚电极技术的功率性能普遍较差，导致放电率低，能否应用于电动飞机领域也是一个问题。
无论如何，24m半固态电池技术至少是制造领域创新的一次重大尝试，值得借鉴。 江教授也是学术成就和产业化领域最杰出的中国人之一，并共同创立了7家初创公司，包括电池公司A123 Systems，24M，Form Energy，Desktop Metal，American Superconductor和Sublime Systems。 希望24m半固态电池技术将在正确的领域结出硕果。