GMG 的石墨烯铝离子电池：实现商业化的最新进展和下一步计划

石墨烯制造集团有限公司（Graphene Manufacturing Group Ltd.(多伦多证券交易所创业板股票代码：GMG）（以下简称 “GMG “或 “公司”）欣然提供由 GMG 和昆士兰大学合作开发的石墨烯铝离子电池技术（以下简称 “G+AI 电池”）的最新进展情况。

值得注意的是，此次更新包括有关 GMG 的 G+AI 电池的信息：

• 电化学优化
• 达到 1000 毫安时电池芯容量（上一页）
• 电池技术准备水平
• 实现商业化和市场应用的下一步措施
• 下一代电池性能
• GMG 石墨烯铝离子电池开发的重要里程碑

电化学优化

公司目前正在优化 G+AI 电池袋电池的电化学性能–这是一个标准的电池开发流程步骤（请参阅下文电池技术就绪水平部分）。

自 2024 年 2 月实现 1 Ah 的目标电池容量以来，公司在袋装电池的电化学方面积累了大量知识。

G+AI 电池在这一成熟阶段所面临的挑战与其他已投入量产的电池化学成分（包括锂离子电池）非常相似。

在成功生产出可重复且经过第三方测试的 1000 mAh+ 袋装电池后，我们将公布袋装电池的性能。

公司有信心按照之前公布的图 1 所示，实现电池芯路线图的总体时间表。

图 1：电池芯路线图

优化过程分为五个步骤，公司每周完成一次，称之为 “冲刺”，如图 2 所示。

图 2：优化每周冲刺流程

1.制作电池

G+AI 电池的主要组成部分包括

• 阴极：将石墨烯、粘合剂和溶剂（水或其他溶液）层叠在金属箔阴极基板上。
• 阳极：铝箔
• 电解质：氯化铝和离子液体（尿素或其他溶液）
• 隔膜：隔膜

这些都是按照标准的步骤组装的–公司的电池开发流程操作手册中记录了这一步骤。

在电池设计中可以尝试许多不同的变化，包括但不限于以下方面：

• 石墨烯的处理
• 阴极溶剂类型
• 阴极粘合剂类型
• 阴极厚度
• 电解质中的各种离子液体
• 电解质成分的各种混合物
• 隔膜类型（不同的材料、供应商和厚度）
• 各种阴极制备变化
• 各种电池组装工艺变化
• 充电和放电算法（包括充电电压、电流和时间）
• 形成过程

通常情况下，每种电池设计都要进行 5 次测试，以确保测试的统计深度。

2.测试电池性能

一旦测量了电池性能（在充电/放电堆上），就可以观察到某些性能参数，包括但不限于以下方面：

• 容量（毫安时）
• 标称电压（伏特）
• 充放电循环次数（次）
• 电池的物理膨胀或收缩
• 电池的物理变化

然后记录这些数据，并将其与电池设计和制造电池的组装过程联系起来。

3.比较电池性能

这一步骤的目的是了解在单独测试中，哪些设计和电池组装参数会对电池性能产生可重复的因果变化。

每次冲刺通常只关注设计或电池组装中的一个变量–图 3 是一个为期 3 周的冲刺计划示例。

图 3：冲刺计划示例

4.审查优化选项

在审查下一次冲刺的优化选项时，有许多参数需要考虑。通常情况下，电池或组装过程中的一个设计参数会对一个电池性能结果产生积极的改善作用，但对另一个电池性能结果却会产生负面影响。公司在优化电池片的各种性能结果（其中一些如图 4 所示）时，需要考虑对其他性能结果的各种潜在权衡。

图 4：电池优化流程

5.提出下一个电池设计方案（再次重复步骤 1）

公司选定电池参数设计后，需要进行优化测试。 这就需要重复步骤 1，直到选定最终设计或变量。

达到 1000 mAh 电池容量

公司曾于 2024 年 2 月 6 日宣布，已生产出多个容量超过 1000 mAh（1 Ah）的电池袋电池，如图 5 所示。 这是继 2023 年 9 月宣布电池容量达到 500 毫安时之后，公司在展示从纽扣电池到袋装电池的可扩展性方面取得的一个重要里程碑，也是电池开发的下一个里程碑。

图 5：典型的 G+AI 袋式电池原型

图 6 是 GMG 1000 mAh 石墨烯铝离子电池的典型充放电曲线，显示标称电压为 1.7 伏。

图 6：典型充放电曲线

与此同时，GMG 正在审查一项潜在的投资，即在其澳大利亚里奇兰兹工厂采购和安装一个自动化袋式电池试验工厂。该试验工厂将使公司能够生产袋装电池，供潜在客户在不同应用的电池组中进行测试。如图 7 所示，在试验工厂成功投产和客户试验成功后，GMG 预计将进行大规模商业生产。

图 7：袋装电池规模化生产流程

电池技术准备水平

石墨烯铝-离子技术的电池技术就绪水平（”BTRL”）仍为 4 级（见图 8）。GMG 目前正在通过持续的实验室实验优化袋式电池的电化学性能。如果 GMG 投资、建设并投产试验工厂，预计电池技术将提升到 BTRL 7 和 8 级，因为制造石墨烯铝离子电池所需的设备和工艺与制造锂离子电池相同。

图 8：电池技术就绪水平

资料来源”电池组件就绪水平 (BC-RL) 框架：特定技术开发框架”，Matthew Greenwood 等人

迈向商业化和市场应用的下一步

公司将继续利用 GMG 石墨烯铝离子电池的超高功率密度和标称能量密度特性，为已完成的 GMG 石墨烯铝离子电池提供广泛的应用。除力拓外，一系列全球性公司已秘密表达了与 GMG 在以下垂直领域开展合作的兴趣：

下一代电池性能

GMG 的下一代石墨烯铝离子电池性能数据（在纽扣电池上测试和计算得出）与最常见的锂离子电池的比较如下图 9 所示，并列出了其优势特点。

在成功生产出可重复且经过第三方全面测试的 1000 mAh+ 袋装电池后，我们将公布袋装电池的性能。

图 9：石墨烯铝离子电池性能比较数据（针对纽扣电池）

袋装电池的性能数据可能会有很大不同，将在开发和测试出 1000 mAh+ 容量的袋装电池后公布。

来源：

*University of Queensland validated GMG testing data based on industry standard estimate methodology from coin cells using a reducing factor of 2.3.

#CATL 3.7V 65Ah NCM Lithium Battery Cell – LiFePO4 Battery (lifepo4-battery.com) on 29/09/22 7

$ CATL 3.2V 150Ah LiFePO4 Battery Cell – LiFePO4 Battery (lifepo4-battery.com) on 29/09/22

电池发展的重要里程碑：

GMG 开发石墨烯铝离子电池的重要里程碑：

• 2020 年 5 月 GMG 和昆士兰大学获得澳大利亚研究理事会资助，用于石墨烯电池开发 https://graphenemg.com/gmg-and-uq-wins-australian-research-council-grant-for-graphene-aluminium-ion-battery-development/
• 2021 年 4 月 昆士兰大学和 GMG 启动纽扣电池开发项目 https://graphenemg.com/gmg-the-university-of-queensland-research-uni-quest-kick-off-the-graphene-enhanced-aluminium-ion-battery-development-project/
• 2021 年 5 月 石墨烯铝离子电池性能数据 – 能量密度和功率密度 https://graphenemg.com/gmg-graphene-aluminium-ion-battery-performance-data/
• 2021 年 6 月 石墨烯铝离子电池性能数据 – 循环寿命 https://graphenemg.com/graphene-aluminium-ion-battery-performance-data/
• 2021 年 6 月 潜在电池客户对推出电池的巨大市场反响 https://graphenemg.com/gmg-graphene-aluminium-ion-battery-progress-update/
• 2021 年 7 月 纽扣电池开发中心投资决定 https://graphenemg.com/gmg-battery-pilot-plant-investment/
• 2021 年 10 月 纽扣电池开发中心动工 https://graphenemg.com/construction-battery-pilotplant/
• 2021 年 10 月 博世澳大利亚制造解决方案公司与 GMG 签署意向书 https://graphenemg.com/gmg-and-bosch-sign-collaboration-arrangement-for-bosch-to-design-and-deliver-gmgs-graphene-aluminium-ion-battery-manufacturing-plant/
• 2021 年 12 月 纽扣电池开发中心开工 https://graphenemg.com/battery-pilot-plant/
• 2021 年 12 月 首批纽扣电池被送往客户反馈 https://graphenemg.com/graphene-aluminium-battery-customers-prototypes/
• 2022 年 3 月 对半自动化原型电池单元装配设备进行初步工厂验收测试 https://graphenemg.com/gmg-announces-initial-factory-acceptance-testing-of-semi-automated-prototype-battery-cell-assembly-equipment/
• 2022 年 3 月 伍德工程公司与 GMG 签订意向书 https://graphenemg.com/gmg-and-wood-agree-collaboration-arrangement-for-wood-to-engineer-and-deliver-major-graphene-manufacturing-expansion-projects/
• 2022 年 5 月 力拓与 GMG 签署意向书 https://graphenemg.com/gmg-riotinto-energysavings-battery/
• 2022 年 6 月 Pouch Cell 设备试运行 https://graphenemg.com/gmg-manufactures-first-pouch-cell/
• 2022 年 6 月 CATL 前首席技术官 Bob Galyen 加入 GMG 技术咨询委员会 https://graphenemg.com/gmg-technical-advisory-committee-leadership-team-additions-and-cfo-change/
• 2022 年 8 月 第一期模块化石墨烯生产厂投资决定 https://graphenemg.com/gmg-announces-phase-1-expansion-project-to-graphene-manufacturing-facility-for-energy-saving-products-and-batteries/
• 2022 年 10 月 电池性能、电池和石墨烯生产显著改善 https://graphenemg.com/gmgs-battery-update-significant-battery-performance-cell-and-graphene-production-improvements/
• 2022 年 12 月 投资 60 万美元建立电池开发中心 https://graphenemg.com/gmg-invests-au-600000-to-accelerate-battery-pouch-cell-customer-testing-development-in-2023/
• 2023 年 2 月 澳大利亚政府批准（AICIS）生产和销售电池 https://graphenemg.com/gmg-receives-regulatory-approval-to-enable-significant-commercial-sales/
• 2023 年 5 月 与力拓签订电池联合开发协议 https://graphenemg.com/gmg-announces-battery-joint-development-agreement-with-rio-tinto/
• 2023 年 5 月 电池技术就绪水平 (BRTL) 达到 2-3 级 https://graphenemg.com/gmg-announces-battery-team-and-related-updates/
• 2023 年 5 月 决定转而开发袋装电池（而非纽扣电池） https://graphenemg.com/gmg-announces-battery-team-and-related-updates/
• 2023 年 7 月 CATL 前首席技术官 Bob Galyen 加入 GMG 董事会 https://graphenemg.com/graphene-manufacturing-group-appoints-former-chief-technology-officer-of-catl-limited-to-its-board-of-directors/
• 2023 年 9 月 Pouch 电池原型多层自动叠片机演示 https://graphenemg.com/gmg-graphene-aluminium-ion-battery-pouch-cell-prototypes-multilayered-auto-stacker-demonstration/
• 2023 年 9 月 电池容量达到 500 mAh https://graphenemg.com/gmg-achieves-500mah-graphene-aluminium-ion-battery-prototype-in-pouch-cell-format/
• 2023 年 9 月 达到电池技术就绪水平 (BRTL) 4 https://graphenemg.com/gmg-achieves-500mah-graphene-aluminium-ion-battery-prototype-in-pouch-cell-format/
• 2023 年 11 月 力拓与 GMG 合作视频发布 https://graphenemg.com/rio-tinto-gmg-battery-partnership-video-launch/
• 2023 年 12 月 模块化石墨烯生产厂投产 https://graphenemg.com/graphene-manufacturing-group-commissions-modular-graphene-production-plant/
• 2024 年 2 月 达到 1000 mAh 容量 https://graphenemg。 com/gmgs-graphene-aluminium-ion-battery-1000-mah-capacity-reached-and-next-steps-toward-commercialisation/
• 2024 年 3 月 石墨烯制造集团获得昆士兰州政府 200 万澳元的电池试点工厂资助 https://graphenemg.com/graphene-manufacturing-group-secures-au2-million-funding-grant-from-queensland-government-for-battery-pilot-plant/