2025年或将商业化,混合锂金属电池会是下一个“风口”?-全球即时

在新能源行业中，谁将成为下一代动力电池的“风口”？

围绕这个问题，不断有新的争论出现，既有像锂电池和钠离子电池等不同的技术路线之争，还有在锂电池的内部也存在着像磷酸铁锂电池和三元锂电池的技术之争，当然也有液态电池和固态电池的技术路线之争。

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为什么会有如此之多的讨论？其中一个重要原因便是：现在的电池存在巨大的改进机会。

就像2019诺贝尔化学奖得主、“锂电池之父”StanlyWhittingham所说，已经商业化的电池的能量密度仅为理论上能量密度的一小部分。从体积能量密度来看，仅实现了理论密度的11%到25%。从重力能量密度来看，也仅为理论的25%。

不同的路线争论之中，其实正是在寻求一种平衡，即能量密度越来越高，但成本越来越低。

在众多的争论中，目前下一代电池呼声最高的当属固态电池。与液态电池相比，固态电池主要就是在能量密度方面有明显的优势。

目前固态电池分为两种，第一种是固态锂离子电池，目前已商业化，但相比锂离子电池，能量密度、生产工艺等并未带来明显提升。第二种是固态锂金属电池，不过商业化仍有相当长的距离。因此就出现了一种介于锂离子电池和固态锂金属电池之间的路线：混合锂金属电池。

混合锂金属电池的关键是负极

对于这种路线的出现，SES创始人及CEO胡启朝对钛媒体App表示，传统锂离子电池虽然能量密度比较低，但不管是制造工艺还是供应链的发展都适合于规模化生产。固态锂金属电池理论上具有高能量密度，但离真正的商业化还很遥远。混合锂金属电池则能兼顾两者的优势，它的制造工艺和供应链与锂离子电池相似，能够实现规模化生产，同时又具有固态锂金属电池的高能量密度。

传统的锂离子电池的的主要材料包含了正极、负极、电解液和隔膜。相比传统的锂离子电池，混合锂金属电池的正极材料与其完全一样。

这一特性也使得混合锂金属电池，可以使用现有的电池基础设施和生产工艺进行大规模制造，降低生产成本。

那么混合锂金属电池和锂离子电池之间最大的不同在哪里？答案是负极材料，这也是混合锂金属电池的核心。

锂离子电池的负极材料主要为石墨和硅，而混合锂金属电池的负极材料则为超宽、超薄的锂金属，这也让混合锂金属电池兼具固态电池的特性，能量密度更高、重量更轻。

“为了制造更高能量密度的电池，我们必须使用金属锂作为负极。电解液和金属锂负极的成分对于高能量密度电池至关重要，这是因为电池的寿命是由电解液和锂金属负极之间的电化学氧化还原反应的长期稳定性决定的。”现代汽车先进电池开发部全球研发专家YongjunJang说。

不过，目前全球批量生产超薄超宽的锂金属负极材料的厂商仍然一片空白，“之前是从供应商那采购，目前是内部自己做。”胡启朝表示。同时他还透露了目前的研发进度，“目前样品还正在做，到明年下半年应该会初步打通。”

但是，目前市场上金属锂负极的供应链是十分分散，参与的公司不少，但成本、流程等非常低效。对此，SES与合作伙伴合作，尝试尽可能精简、优化从矿到负极生产的过程，提升锂金属电池供应链的稳定性。

2025年或能实现商业化

与传统锂离子电池相比，混合锂金属电池拥有更低的成本、更高的体积和质量能量密度、更安全的性能，这也使得它拥有在eVTOL上商业化的条件。

“eVTOL对重量、能量密度要求很高，因此目前不管是硅负极也好，还是其他的电池还没有能和锂金属电池相比的。”胡启朝说道。他还表示，在2025年、2026年左右，混合锂金属电池有望在载人的eVTOL和EV上实现。

目前，SES已经与eVTOL公司峰飞AutoFlight合作，验证其最新的100Ah锂金属电芯。

对于与车企的合作，胡启朝介绍称，目前三家都在A样品阶段，预计明年下半年能够解决一些生产和性能在内的核心问题，进入B样品阶段。

与SES合作的通用汽车，将会在其2025年推出的新一代悍马纯电动车上使用混合锂金属电池，单次充电续航里程高达500英里（约合805公里）。

从车辆应用的角度来看，本田汽车技术研究院先进技术中心资深工程师YoshiyaJoshuaFujiwara表示，“我们要考虑生产效率、可靠性，最终我们希望能够降低电动汽车的价格。”

那么，走到终极商业量产之后，锂金属电池会比锂离子电池更具成本优势吗？

在胡启朝看来，锂金属和锂离子的正极是一样的，生产工艺也是一样的，隔膜、电解液都差不多，唯一的差别就在锂金属是用锂在铜上的负极材料，锂离子是石墨加硅在铜上，与之相比，硅和石墨需要锂做补锂，整个工艺更复杂，加上回收，锂金属即使是混合锂金属的负极材料，它的回收也会比石墨和硅的回收工艺更容易。

“终极量产，锂金属电池的成本最少和同样正极、同样生产工艺的锂离子电池是一样的，甚至会更有优势。”胡启朝说。

（本文首发钛媒体App，作者｜韩敬娴，编辑｜张敏）