干电极技术如何重塑电池生产

AM Batteries 荣登《时代》杂志 2024 年最佳发明榜单，现已迅速成为电动汽车 (EV)、电网级储能及消费电子产品用锂离子电池干电池电极 (DBE) 制造技术的领军企业。该公司创新的“粉末到电极”(Powder to Electrode™) 干涂工艺，直接将干性活性材料喷涂至集流体上，省去了传统湿法浆料工艺所需的有毒溶剂和能耗高的烘干设备。(集流体是一种薄金属箔，通常为铝或铜材质，负责承载电池活性材料中电子的进出。)

要理解 AM Batteries 创新带来的深远影响，需纵观整个 EV 电池领域。

湿法浆料电极制造需使用 N-甲基吡咯烷酮 (NMP) 溶剂，根据欧盟《化学品注册、评估、授权和限制法规》 (REACH)， 欧洲化学品管理局 将其列为高度关注物质，因为它对人体生殖具有毒性。 此外，美国环境保护署根据 《有毒物质控制法案》 认定，NMP 对人体健康构成不合理的危害风险。 

AM Batteries 正在研发的干电极制造工艺完全摒弃了 NMP 溶剂。随着特斯拉、LG 新能源等公司对 DBE 技术的投资，它的优势日益凸显。在制造方面，DBE 技术的应用使生产过程更安全、高效，降低了能耗并消除了有毒溶剂。在技术层面，DBE 技术提高了大规模电池生产的能量密度和可扩展性。

此外，DBE 制造工艺可使资本支出减少高达 40%，运营成本降低超过 50%。DBE 还能将电池工厂占地面积缩小至原来的五分之一，能源成本降低 75%。随着全球电池需求激增，AM Batteries 凭借技术优势，致力于实现更清洁、更快速、更经济的电池制造。

AM Batteries 成立于 2020 年，总部位于马萨诸塞州比勒里卡，初期依赖 Autodesk® Inventor® 产品开发工具开展工作，但到 2024 年，此工具的局限性已日益凸显。机械工程师兼 CAD 管理员 Joel Hauerwas 解释称，AM Batteries 已发展到需要改进数据管理、开发和发布流程的阶段。

使用 Inventor 时，版本跟踪很繁琐，发布流程混乱，产品数据缺乏自动化管理。Hauerwas 表示：“产品设计数据在 Inventor 库中进行管理，但自动化程度极低。”“版本跟踪很困难，而且图纸和产品发布流程也较为混乱。在我们的技术商业化之前，我们需要改进数据管理并将发布流程自动化，以为制造提供支持。”

2024 年，AM Batteries 弃用 Inventor，转而采用 3DEXPERIENCE® SOLIDWORKS® 及一系列互联的应用程序，包括 Manufacturing Definition Creator 和 Shop Floor Programmer。在 SOLIDWORKS 经销商 GoEngineer 的帮助下，AM Batteries 将 15 GB 的数据从 Inventor 库迁移至云端。

“在迁移至 3DEXPERIENCE 云平台进行数据管理之前，我们很难了解产品的状态或与零件相关的附加元数据，”Hauerwas 回忆说。“3DEXPERIENCE SOLIDWORKS 的出色之处在于…它不仅是一款 CAD 工具，还是 PDM 工具。”

将数据和流程集中于一处，AM Batteries 现在可以在同一环境中管理零件编号、图纸发布、工程变更指令 (ECO) 和安全手册。

迁移至 3DEXPERIENCE 平台上的 SOLIDWORKS 后，AM Batteries 实现了工程变更请求和 ECO 工作流程自动化，将工程响应时间缩短了一半。团队还简化了新制造设备的图纸审核流程，并使设计共享与迭代更加便捷，从而促进了工程团队之间的协作。

全公司范围内自动更新的标准化模板可以进一步节省时间。这一转变代表的不仅仅是技术升级。正如 Joel Hauerwas 所解释的：“现在模板实现了自动化和标准化，因此每个人都使用链接到 3DEXPERIENCE 平台的相同共享模板。”仅这一改变就能加强版本控制，提高搜索能力，并简化发布流程。

随着锂离子电池需求的激增，干电极制造正成为行业的未来。在 3DEXPERIENCE 平台的支持下，并得到 GoEngineer 的助力，AM Batteries 不仅在发明更清洁、更快速、更廉价的电池，还在向世界展示如何将这些电池商业化。