隨著全球能源結構轉型和新能源汽車等產業儲能需求提升，“續航焦慮”問題不斷推動行業技術邊界拓展，呼喚電池能量密度升級。作為新一代動力電池的重要技術路線之一，我國自主研發鋰金屬電池近日實現規模化量產。業內人士認為，我國電池行業正迎來風口期，500Wh/kg的高能量密度鋰金屬電池在電動航空應用領域正在逐步成熟，未來在新能源汽車產業的應用也值得期待。

 

儲能需求帶動創新

 

       今年上半年，我國新能源汽車市場持續火爆，完成銷量259萬輛，同比增長117%，累計滲透率超過22%。

 

       這也帶來了動力電池需求量同比高增。截至7月，國內動力電池年內累計裝車量134.3GWh，同比增長110.6%。與此同時，電子產品、電動工具以及航空等領域的電動化發展，對電池的裝載重量、安全性能、能量密度等都提出了更高的要求。

 

       專家認為，能源存儲問題的解決是加快新能源利用的重要前提，未來我國動力電池及其相關行業的發展對于促進我國實現能源轉型，實現碳達峰、碳中和目標具有重要意義，我國電池行業正迎來風口期。

 

       過去幾十年，我國電池體系經過多次迭代，目前三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鈉離子電池、燃料電池，以及近期實現規模化量產的鋰金屬電池“百家爭鳴”，各條路線在低電池成本、高循環壽命、充放電效率、高安全、高能量密度等性能方向發力。工業和信息化部數據顯示，2021年，中國三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池單體能量密度分別平均達到280Wh/kg、170Wh/kg，相比2012年，動力電池單體能量密度提高超過220%。

 

       我國鋰電池材料國內供給充足、供應鏈完整，鋰電池憑借其優異性能仍是全球電池體系的主導。隨著各方資源在鋰電池領域的研發投入實現進展，鋰金屬電池等新技術及材料逐步具備產業化的可能。

 

       清華大學教授張躍鋼認為，鋰是自然界最輕質的金屬元素，為提升鋰電池能量密度，負極技術路線會經歷從石墨到硅碳，再到金屬鋰的發展趨勢，鋰金屬電池將是高能量密度電池的“終極目標”。

 

     “鋰金屬電池采用純金屬鋰作為負極，具有超高的理論比容量和極低的電勢，這使鋰金屬電池有望將電動汽車的續航里程提升一倍以上，是當前電池行業創新突破性技術的重要發展方向。”張躍鋼說。

 

自主研發不斷突破

 

       金屬鋰的活性極強，作為電池負極在安全性方面技術挑戰很大，導致全球在鋰金屬電池技術的研發長期停留在實驗室階段。

 

       在這方面，安徽盟維新能源科技有限公司在研發生產領域取得了突破。通過采用功能化電解液有效解決關鍵安全問題，可批量提供500Wh/kg鋰金屬電池產品。2022年6月，公司批量交付的第三代METARY Exx產品在臨近空間環境的低氣壓寬溫差工況下的測試數據表現優異，將被批量應用于新一代電動航空飛行器。

 

       近日，盟維科技位于合肥經開區的鋰金屬電池自動化制造線及z21創新實驗室正式啟用，實現了鋰金屬電池從實驗室階段（TRL3）到批量商業化交付階段（TRL6-8）的突破。業內人士認為，這標志著我國自主研發新一代動力電池技術企業在規模化量產道路上實現重大進展，也說明我國在500Wh/kg高端能量型動力電池產品的批量交付方面居于領先位置。

 

       盟維科技聯合創始人兼CEO周莉莎表示，盟維科技從基礎材料、電芯工藝、制造設備、結構設計四大關鍵環節對鋰金屬電池進行持續系統性創新研究，完成了鋰負極保護、阻燃電解液、隔膜修飾等一系列關鍵技術的創新突破，有效抑制了負極鋰枝晶的生長，大幅提高了金屬鋰負極的穩定性。目前，600Wh/kg的新型超高能量密度鋰金屬電池原型樣品在公司創新實驗平臺已順利完成驗證。成本方面，雖然處于產業化初期的鋰金屬電池與現有大規模生產的傳統鋰離子電池相比成本略高，但隨著未來技術進步和規模化應用推進，成本將被逐步攤薄并繼續下探。

 

市場主體積極布局

 

       業內人士普遍認為，誰掌握了下一代電池科技，誰就有機會在未來的電動汽車市場取得先機。當前，全球各大電池企業、整機車廠都在積極布局汽車動力電池。中國科學院院士歐陽明高表示，未來中國動力電池創新要從電池結構創新逐步發展到材料體系創新，未來10年，電池體系還將經歷多次技術變革，在2035年前實現規模生產能量密度為500Wh/kg的下一代電池。

 

       華控基金相關負責人也表示，鋰金屬電池重量更輕、能量更高、續航時間更長，隨著其在航空應用中逐步成熟，通航及新能源汽車電池技術指標的要求也會趨同，預計在未來5至10年，鋰金屬電池可以在中短途商用電動航空中得到成熟應用，在新能源汽車的應用領域也非常值得期待。