Graphene Manufacturing Group Ltd.（TSX-V: GMG）（OTCQX: GMGMF）（“ GMG”或“本公司”)欣然公布其与昆士兰大学(“UQ”)共同研发的石墨烯铝离子电池技术(“G+AI”)最新进展。该项目基于与全球最大金属矿业集团之一Rio Tinto签署的联合开发协议，并获得美国印第安纳州电池创新中心(“BIC”)的技术支持。
根据当前研发进展（详见下文），GMG G+AI电池的性能特征与高功率钛酸锂氧化物（“LTO”）电池相当，后者售价高达1500美元/千瓦时。但GMG G+AI电池生产成本显著更低，因此定价可低于LTO电池。2025年，广泛应用于全球各领域的LTO电池销售总额达56亿美元1。
电池性能更新：
GMG欣然宣布其G+AI电池技术取得进展，并相信在完成开发后，该技术可满足图1所示主要目标应用场景的关键规格要求，包括：
- 充电时间少于6分钟；
- 充电1小时后能量密度>100 Wh/kg；
- 长循环寿命（10,000次循环）；
- 安全性高（不含锂元素）；
- 热失控风险降低；
- 可能无需热管理系统。
GMG非执行董事Bob Galyen评论道：”在我近五十年的电池行业生涯中，鲜有技术能像GMG新一代石墨烯铝离子电池这般具备颠覆性潜力。其六分钟左右从零电量充至满电的特性，将从根本上改变设计师对电动汽车、消费电子产品及固定式储能系统的构想。工程师们无需再围绕大型电池组规划漫长充电停顿，而是能借助GMG这款原料丰富的电池实现更高功率、更安全、更快速的能量周转优化。锂离子电池在未来数年仍将是能源格局的重要组成部分，但其在快速充电、耐温性及关键矿物供应方面的局限性日益凸显。通过铝与石墨烯的协同应用，GMG团队正开辟一条降低对传统锂基系统依赖的道路，同时实现充电时长与功率密度的跨越式提升。这并非现有电池的渐进式改良——而是能开拓全新市场与应用场景的革命性平台，这些领域此前因经济性或可行性问题被排除在外。随着GMG从实验室走向规模化生产，其核心目标在于验证工业级可靠性、安全性及成本效益。汽车制造商、电网运营商及特种设备厂商已与GMG展开合作，共同推进试点项目与早期集成方案。最快适应这一变革的企业将引领新一轮电气化浪潮，而GMG正致力于以石墨烯铝离子技术成为这场变革的核心力量。
图1：G+AI电池应用场景——重型移动设备
GMG欣然公布当前G+AI软包电池在60分钟与6分钟充电条件下的能量密度数据（图2），并与市面其他化学电池进行对比；同时基于第三方BIC电池测试实验室提供的数据，展示其最新G+AI电池技术的电压-容量曲线图（图3）。
根据测试结果，在当前开发阶段，由GMG与BIC联合生产的电池在1小时充电时能量密度达58 Wh/kg，6分钟快充时达26 Wh/kg。在6分钟快充模式下，电池单元可在3.2分钟内充入62%容量。电池标称电压约为3.0伏，经数百次6分钟快充循环测试仍保持稳定性能，未出现锂离子及钠离子电池在如此高充电速率下常见的显著性能衰减。
图2：不同电池化学体系在6分钟与60分钟充电时的性能表现2
标准商用锂镍锰钴（LNMC）和磷酸铁锂（LFP）电池单元（用于电动汽车及固定式储能）并非为持续6分钟充电（10C）而设计；典型推荐充电速率为≤1小时（1C），通常为2小时（0.5C），仅支持有限的快速充电操作。仅LTO电池等专用高功率电池设计能承受6分钟（10C）的充电速率3。
图3：GMG G+AI电池在60分钟和6分钟充电时的性能曲线
GMG现已开发出一种全新的混合电解液，与常见的铝电池电解液不同，该电解液不含氯且无腐蚀性，同时结合了复杂的正负极技术，可在多个充放电循环中实现非常稳定的快速充电。GMG G+AI电池的正负极基材均采用铝箔——相较于多数锂离子及钠离子电池使用的铜基材，该材料显著降低了成本并减轻了重量。GMG技术体系中不包含锂元素或铜元素的应用。公司已就这些创新成果提交了补充专利申请。
GMG董事总经理兼首席执行官Craig Nicol表示：”我对团队将电池研发推进至此阶段感到无比欣慰。我们通过每周冲刺迭代从零重建电池，开发出全新的复合正极、负极及电解液。这项全球首创的下一代快充电池技术将于2026年初向合作伙伴寄送样品进行测试。该技术仍需多年研发，我们将持续攻克已知难题以提升容量、电压并减轻重量。”
GMG管理层认为，公司电池技术最终可在1小时充电时实现超过150 Wh/kg的能量密度，在6分钟充电时突破75 Wh/kg。公司相信通过进一步优化正极、负极、电解液及组件重量，终将达成此目标。
图4展示了最新研发的石墨烯铝离子电池多层软包电芯。
图4：当前多层电池软包电池
电池技术成熟度等级
G+AI技术的电池技术成熟度等级（BTRL）仍维持在4级，详见图5。通用金属集团（GMG）正通过持续的实验室实验优化软包电池的电化学性能。通过与BIC的合作，预计该电池技术就绪度将提升至BTRL 7级和8级，因为生产G+AI电池所需的设备和工艺与锂离子电池制造完全一致。优化流程包含五个步骤，公司每周完成一次，称为“冲刺”（如图2所示）。
图5：当前多层电池软包电池
公司有信心按图6所示的电池单元路线图整体时间表推进，该路线图要求在2026年与客户共同测试电池单元，并在2027年借助包括BIC在内的多家合作伙伴支持实现小规模商业化生产。
图6：电池单元路线图
迈向商业化与市场应用的下一步
GMG董事长兼非执行董事Jack Perkowski评论道：”我对GMG的电池技术取得如此进展感到无比自豪。这对公司而言是重要里程碑，因为该电池技术在众多应用领域——尤其是商用车辆领域——蕴藏着巨大机遇。随着GMG在电池技术研发方面取得进一步进展，我期待后续的最新动态。”
公司持续看好成熟版GMG G+AI电池的广泛应用前景——其具备超高功率密度与经济型能量密度特性。除力拓集团外，多家全球企业已私下表达了在以下垂直领域与GMG合作的意向：
图7：市场应用
目前，GMG计划采用类似图8所示的塑料电池组设计来容纳软包电池单元——此举可降低金属外壳带来的重量、成本及复杂性。塑料电池组的可行性主要基于两点：GMG认为其电池无需配备热管理系统，也无需采用锂离子电池金属外壳提供的防火措施。采用塑料材质将使GMG的G+AI电池组相较于锂离子电池具备更高的比能量密度。
图8：G+AIB软包电池的预期电池组
对比与市场回顾：LTO电池
如下方图9所示，GMG的G+AI电池技术性能已与LTO电池极为接近。
图9：石墨烯铝离子电池（G+AI）与钛酸锂电池（LTO）对比
LTO电池售价高于LFP和LNMC电池——后两者是电动汽车和储能系统的主要化学体系，并因其高性能和长循环寿命而广泛应用于其他电子领域。GMG的G+AI电池在材料和制造成本方面预计将与标准锂离子电池持平或更低，但远低于LTO电池的生产成本。
LTO电池能量密度范围为50-80 Wh/kg6。该产品全球销售覆盖多领域应用，2025年总销售额达56亿美元7。预计LTO电池年销售额将以10%增速增长，到2030年预计达到90亿美元。LTO电池主要制造商包括东芝、格力、微创和宁德时代。
Mordor Intelligence7对LTO电池应用场景的详细分析如下。通用金属集团认为，在多数LTO电池应用场景中，其G+AI电池均可实现成本显著降低的替代方案。
- 商用车领域：汽车领域（主要为客车、垃圾车及拖运牵引车而非乘用车）是LTO电池最大用户。车队在燃料节约与维护成本降低抵消前期高昂购置成本后，五年总拥有成本即可持平。
- 快充电动公交与卡车：公交系统需采用能在短暂停靠期间反复承受高功率“机会充电”的电池系统。LTO电池约五分钟即可恢复80%电量，使运营商能在不降低发车频率的前提下缩减车队规模。美国低排放/零排放公交补贴计划每年拨款逾15亿美元，招标规范中明确要求具备快速充电能力。中国同步实施的新能源客车补贴政策，每辆最高可获8万元人民币（11,396美元）补助，加速省级省会城市的大规模部署。
- 混合动力与纯电动：再生制动与高倍率加速工况使LTO电池更具优势。随着网约车队采用可换电车型，其在快充站的应用正快速增长。
- 固定式储能：公用事业级电池现每日循环多次，用于频率调节、削峰填谷及电压支撑。储能系统集成商采用LTO电池应对电网频率响应需求，该场景下电量变化幅度小但频率高。
- 工业机器人：LTO电池应用于连续作业的叉车，可在操作员休息期间进行部分充电。
- 航空航天与国防：适用于-40℃至+60℃环境的无人机、导弹辅助设备及士兵随身电源。
- 5分钟换电站：电池即服务平台需满足超快周转与高循环寿命要求。宁德时代确认计划：2025年部署1000座换电站，2030年增至3-4万座，每座需配备可承受数千次快速更换且性能无衰减的电池组。
- 10kWh以下电池组：无线建筑工具、自动地面车辆及医疗推车选用LTO电池，免除每日更换电池组的操作。
- 12V启动电池替代铅酸电池：GMG的G+AI电池技术可作为铅酸启动电池的可行替代方案，具备更轻量化、更长循环寿命、优异低温性能及增强冷启动能力，同时在0%电量状态下具备卓越耐储存性。在合理系统设计中，该电化学体系的稳定电压特性可减少平衡需求并简化电池管理，从而降低整体系统成本。
- 全生命周期采购偏好：当前众多政府采购框架更重视产品全生命周期可靠性而非采购价格。例如新墨西哥州授予的4亿美元公交电气化合同就包含严格的热失控抗性指标。欧洲《清洁工业协议》为稳定可再生能源的储能技术拨款，与LTO电池的快速响应特性高度契合。
- 圆柱形电池：2024年占LTO电池销量的37.7%，其成熟生产线和坚固钢壳满足重型设备需求。软包设计则适用于航空航天重量要求及自主机器人有限的仪表板空间。
GMG G+AI电池研发重要里程碑摘要：
限制性股票单位授予
本公司欣然宣布，经年度薪酬审查后，董事会已批准根据《限制性股票及绩效股票计划》及《股票期权计划》，向本公司员工及董事授予合计2,021,848个限制性股票单位（“RSU”）。
当限制性股票单位归属后，持有人可根据计划规定行使权利，每份单位对应获得一股普通股。持有人可自行决定将该等股份用于个人用途，且该行为与公司无关。
参考文献
- Lithium Titanate Oxide Battery Market Size, Share & 2030 Growth Trends Report
- LFP: https://www.evlithium.com/catl-battery-cell/catl-150ah-lifepo4-battery-cell.html
LNMC: https://keheng-battery.com/product/catl-nmc-3-7v-151ah-high-energy-density-battery-for-ev/
LTO: https://www.global.toshiba/ww/products-solutions/battery/scib/product-next/product/cell/high-power.html
Lead Acid: https://www.altronics.com.au/p/s4530-12v-3.5ah-sealed-lead-acid-sla-battery/?srsltid=AfmBOoqZGMEIsX__YYOuRLC3nvYDFtNkf35qZYuYeoh3ACf4wrrOLISD - https://findingspress.org/article/21459-impact-of-charging-rates-on-electric-vehicle-batt
- High-power type cells | SCiB™ Rechargeable battery | Toshiba
- https://www.ritarpower.com/industry_information/The-Price-of-50-kWh-Lithium-Ion-Batteries-A-Comprehensive-Analysis_297.html#:~:text=Lithium%20Titanate%20(LTO)%20Batteries%3A,cost%20between%20%2440%2C000%20and%20%2460%2C000.
- https://www.grepow.com/blog/battery-energy-density.html
- Lithium Titanate Oxide Battery Market Size, Share & 2030 Growth Trends Report
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