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南宫NG28资讯丨锂金属电池：高比能动力电池的“最终计划”？

新能源汽车的竞争压力，正传导至动力电池工业。

2024年，在原质料价钱波动和行业产能结构性过剩的大配景下，动力电池工业进入厘革期。从一两年前的“少电、缺电、贵电”到现在的“内卷”，行业的镌汰赛提前到来。

手艺立异和降本增效，成为企业破“卷”的两大焦点路径。

降本增效不难明确。通过降低采购本钱、精益生产等方法，动力电池企业多措并举降低本钱，提升性价比，意图在强烈竞争中站稳脚跟。

更为主要的是，当下，动力电池的玩家们已经意识到下游市场对产品立异及差别化的需求。通过手艺立异，争先结构前瞻手艺，成为决胜未来的要害所在。

其中，现有电池系统的质料立异是重点突破的偏向之一。特殊是在高比能手艺蹊径上，从高电压的中镍、高镍，到超高镍正极，再到硅基负极、锂金属负极，新兴高能量密度正负极领域多手艺解决计划竞争生长，为动力电池提供了性能奔腾的想象空间。

安徽盟维新能源科技有限公司团结首创人、CEO 周莉莎

“就电芯系统设计而言，正负极手艺蹊径决议了电池能量密度的上限，锂金属电池是高比能动力电池的最终解决计划。”在克日落幕的中国电动汽车百人会论坛（2024）上，安徽盟维新能源科技有限公司团结首创人、CEO周莉莎如是说。

现在，盟维科技产品级清静高比能锂金属电池已在特定场景中获得用户验证，随着手艺迭代升级，循环寿命一直提升，量产制造工艺日趋成熟，锂金属电池在新能源汽车中的应用将逐渐进入工业视野。

围绕锂金属电池的生长现状，本文试图回覆以下三个方面的问题。

1、什么是锂金属电池？

2、锂金属电池为何被称为高比能电池手艺蹊径的“最终解决计划”？

3、锂金属电池商业化，还需解决哪些要害问题？

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动力电池的“荆棘圣杯”

全球电动化能源革命的到来，对动力电池提出了越来越高的要求。

从海面上的游轮交通，到地面上的新能源汽车，再到低空无人机、通航载人机、平流层无人机等，电动化大行其道的背后，离不开动力电池手艺的突飞猛进。反过来，应用需求的细腻分解，也推动动力电池一直拓宽手艺界线。

只管应用场景不尽相同，但从各国的动力电池妄想蹊径看，高能量密度是动力电池的恒久生长偏向，各国普遍妄想在2030年前后实现单体电芯500Wh/kg。

实现这个目的，绝非易事。

当下，新能源汽车行业商业化的动力电池主要是三元锂及磷酸铁锂两大手艺蹊径，并沿各自的手艺蹊径升级迭代，举行本钱与性能的综合竞争。但无论是三元锂照旧磷酸铁锂，已实现的能量密度已经靠近该手艺蹊径的“天花板”,进一步提升的空间有限。

因此，要想完成能量密度从300Wh/kg向400Wh/kg、500Wh/kg跨越式提升，还需要研发新一代电池手艺。

目今，电池手艺立异概略围绕两方面：一个是在目今锂离子电池基础上举行“质料立异”，如正极质料、负极质料、隔膜、电解液等四大质料立异等；另一个是“舷立异”，如固态电池等。

电池结构及系统设计的优化决议了质料能量密度能否获得充分释放，而电极活性子料的迭代，才是决议能量密度的天花板。有剖析以为，面向未来，要实现电池能量密度向400Wh/kg、500Wh/kg的突破，从结构立异生长到质料立异是一定趋势。

锂金属电池，则被视为下一代电池系统的“潜力股”。

安徽盟维新能源科技有限公司团结首创人、CEO周莉莎正在演讲

所谓锂金属电池，指的是一种使用金属锂作为负极质料的电池。早在20世纪70年月，锂金属作为锂电池负极的科学研究已经最先。但在很长一段时间内，由于其在清静性、锂和电解质的副反应等方面的手艺难点，锂金属电池一直悄然在实验室中。

直到近年来，随着石墨负极质料和硅碳/硅氧负极质料锂离子电池的能量密度生长逐渐靠近极限，锂金属再次成为电池动力工业的主要生长偏向。

在备受科学界追捧背后，是锂金属电池具有的奇异魔力。

质料本征性上，金属锂具有最高的满电状态理论比容量（3860mAh/g），以及最低的电化学电位(-3.04V vs. SHE)，这些理想的负极性子都有利于电池实现更高的能量密度。

手艺终局性上，锂金属先天含有锂离子，未来还可搭配硫、空气等不含锂离子的高比容量正极质料。

因此，金属锂被以为是高能可充电电池中替换石墨负极的最终负极质料，锂金属电池也被称为是动力电池领域的“荆棘圣杯”。

2021年，《麻省理工科技谈论》（MITTechnologyReview）就曾将锂金属电池列为昔时十大突破性手艺（10BreakthroughTechnologies），与mRNA疫苗、天生式预训练模子、数据信托等手艺并列。

锂金属电池远景灼烁，面临的挑战也有不少，锂枝晶天生导致清静隐患、不稳固的SEI（SolidElectrolyteInterface，固体电解质界面）影响循环寿命等问题仍待逐步攻克。但从某种水平上来说，作为最具突破性的手艺之一，对锂金属电池的研究必需未雨绸缪，避免手艺倾覆的危害。

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从无人航行器、eVTOL到电动汽车

曾有研究报告指出，90%的科研效果还没走向市场，就被隐藏在从基础研究到商品化的历程中。立异效果从实验室样品变为商品的历程，常被人们称为“殒命之谷”。

动力电池手艺的生长是一个循序渐进、“沿途下蛋”的历程，谁能更好的在手艺、规模、市场、本钱之间找到平衡，谁便更有可能把立异效果带出实验室。

锂金属电池的商业化，同样要穿越这条“殒命之谷”。在周莉莎看来，知足应用场景需要的综合性能指标是锂金属电池商业化的焦点，而应用清静、循环寿命、可制造性是其中要害。

关于动力电池，应用清静是永恒的话题。且动力电池能量密度越高，响应清静手艺的要求一样平常也越强。同时电池清静包管包括有科学研究、实质清静、自动清静、被动清静、标准规则等多个维度。

在质料层面，高比能锂金属电池应用清静所面临的挑战主要在于锂枝晶刺穿隔膜导致的短路危害。

据周莉莎先容，盟维自主研发了新型阻燃电解液手艺，有用抑制了锂枝晶的生长。值得一提的是，在严苛的针刺模拟短路的历程中，锂金属电池依然可以坚持稳固的清静性。

若是说应用清静是锂金属电池商业化的“入场券”，循环寿命就是影响其应用经济性的要害指标。由于金属锂是一种非�Ｉ慕鹗�，锂金属电池在电池循环的历程中容易被电解液侵蚀，导致电池快速容量衰减，倒运于电池的长循环。

为此，盟维在锂负极�；げ阈藿ㄊ忠丈先〉猛黄�，实现了锂金属匀称沉积及SEI层的动态修补。通过一系列手艺立异，盟维大幅提高锂金属电池的循环寿命，实现了100%DOD深度充放电循环寿命>500圈。

在可制造性上，锂金属电池面临负极高反应活性、柔软易黏结、电池工艺未成熟等痛点。盟维自研锂金属软包电池生产工艺，首创了锂金属电池自动化制造产线，实现了锂金属电池的规�；�。

与会专家现场聆听周莉莎演讲

“任何一项新兴手艺从生长到商业化落地，必将会履历一个从手艺驱动到市场驱动再到规模驱动的历程。”周莉莎以为，由于其高能特征，锂金属电池优先在无人机、eVTOL这样一些低空场景获得应用。随着在应用市场现实场景中的验证实现，锂金属电池手艺会越来越成熟，并通过电动汽车应用场景走入更多人的视野。

事实上，盟维的一系列实践，正为锂金属电池的商业化落地探索一条具有借鉴价值的路径。

自2018年建设以来，盟维以电动航空现实应用需求为起点，研发了以金属锂为负极的高能量密度电池，成为全球首个突破锂金属电池手艺瓶颈、全球最早完成批量交付500Wh/kg高能量密度、高清静性新系统动力电池的企业。

现在，盟维产品级清静高比能锂金属电池METARY系列已经在多种无人航行器的应用场景获得客户验证。同时，盟维针对新能源汽车所开发的METAXELL系列大容量锂电池原型样品，经由500次深度充放电循环，容量坚持率仍高于80%以上。

“基于质料研究及工程手艺层面的一直立异，预期到2025年，锂金属电池动力电池产品循环寿命可达1000次，具备大规模应用于新能源汽车市场的基础条件。”周莉莎说。

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尾声

毫无疑问的是，上游原质料供应不稳固导致强烈的价钱波动、中游新电池化学系统手艺一连前进，叠加下游应用场景细腻分解等因素，正驱动动力电池手艺的一连厘革。以锂金属电池为代表的下一代动力电池，已经驶入商业化新阶段。

诚然，要实现从原型开发、量产试制再到量产装车，锂金属电池还需在兼顾高清静、高能量密度的同时大幅度提升循环寿命，知足经济性、情形顺应性等焦点指标。但关于亟待实现“续航自由”的新能源汽车来说，锂金属电池是不可错过的一大偏向。

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