隨著全球能源結構轉型和新能源汽車等產業(yè)儲能需求提升，“續(xù)航焦慮”問題不斷推動行業(yè)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(fā)鋰金屬電池近日實現規(guī)模化量產。業(yè)內人士認為，我國電池行業(yè)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(yè)的應用也值得期待。

 

儲能需求帶動創(chuàng)新

 

       今年上半年，我國新能源汽車市場持續(xù)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(fā)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(yè)的發(fā)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(yè)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(guī)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(huán)壽命、充放電效率、高安全、高能量密度等性能方向發(fā)力。工業(yè)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(yōu)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(fā)投入實現進展，鋰金屬電池等新技術及材料逐步具備產業(yè)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(fā)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(xù)航里程提升一倍以上，是當前電池行業(yè)創(chuàng)新突破性技術的重要發(fā)展方向。”張躍鋼說。

 

自主研發(fā)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(zhàn)很大，導致全球在鋰金屬電池技術的研發(fā)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(fā)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(huán)境的低氣壓寬溫差工況下的測試數據表現優(yōu)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(qū)的鋰金屬電池自動化制造線及z21創(chuàng)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(yè)化交付階段（TRL6-8）的突破。業(yè)內人士認為，這標志著我國自主研發(fā)新一代動力電池技術企業(yè)在規(guī)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(chuàng)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(huán)節(jié)對鋰金屬電池進行持續(xù)系統性創(chuàng)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(chuàng)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(wěn)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(chuàng)新實驗平臺已順利完成驗證。成本方面，雖然處于產業(yè)化初期的鋰金屬電池與現有大規(guī)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(guī)模化應用推進，成本將被逐步攤薄并繼續(xù)下探。

 

市場主體積極布局

 

       業(yè)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(yè)、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(chuàng)新要從電池結構創(chuàng)新逐步發(fā)展到材料體系創(chuàng)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(guī)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(xù)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。