在新能源行業(yè)中，誰將成為下一代動(dòng)力電池的“風(fēng)口”？

圍繞這個(gè)問題，不斷有新的爭(zhēng)論出現(xiàn)，既有像鋰電池和鈉離子電池等不同的技術(shù)路線之爭(zhēng)，還有在鋰電池的內(nèi)部也存在著像磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的技術(shù)之爭(zhēng)，當(dāng)然也有液態(tài)電池和固態(tài)電池的技術(shù)路線之爭(zhēng)。

為什么會(huì)有如此之多的討論？其中一個(gè)重要原因便是：現(xiàn)在的電池存在巨大的改進(jìn)機(jī)會(huì)。

就像2019諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主、“鋰電池之父”Stanly Whittingham所說，已經(jīng)商業(yè)化的電池的能量密度僅為理論上能量密度的一小部分。從體積能量密度來看，僅實(shí)現(xiàn)了理論密度的11%到25%。從重力能量密度來看，也僅為理論的25%。

不同的路線爭(zhēng)論之中，其實(shí)正是在尋求一種平衡，即能量密度越來越高，但成本越來越低。

在眾多的爭(zhēng)論中，目前下一代電池呼聲最高的當(dāng)屬固態(tài)電池。與液態(tài)電池相比，固態(tài)電池主要就是在能量密度方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。

目前固態(tài)電池分為兩種，第一種是固態(tài)鋰離子電池，目前已商業(yè)化，但相比鋰離子電池，能量密度、生產(chǎn)工藝等并未帶來明顯提升。第二種是固態(tài)鋰金屬電池，不過商業(yè)化仍有相當(dāng)長(zhǎng)的距離。因此就出現(xiàn)了一種介于鋰離子電池和固態(tài)鋰金屬電池之間的路線：混合鋰金屬電池。

混合鋰金屬電池的關(guān)鍵是負(fù)極

對(duì)于這種路線的出現(xiàn)，SES 創(chuàng)始人及 CEO胡啟朝對(duì)鈦媒體App表示，傳統(tǒng)鋰離子電池雖然能量密度比較低，但不管是制造工藝還是供應(yīng)鏈的發(fā)展都適合于規(guī)?；a(chǎn)。固態(tài)鋰金屬電池理論上具有高能量密度，但離真正的商業(yè)化還很遙遠(yuǎn)。混合鋰金屬電池則能兼顧兩者的優(yōu)勢(shì)，它的制造工藝和供應(yīng)鏈與鋰離子電池相似，能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，同時(shí)又具有固態(tài)鋰金屬電池的高能量密度。

傳統(tǒng)的鋰離子電池的的主要材料包含了正極、負(fù)極、電解液和隔膜。相比傳統(tǒng)的鋰離子電池，混合鋰金屬電池的正極材料與其完全一樣。

這一特性也使得混合鋰金屬電池，可以使用現(xiàn)有的電池基礎(chǔ)設(shè)施和生產(chǎn)工藝進(jìn)行大規(guī)模制造，降低生產(chǎn)成本。

那么混合鋰金屬電池和鋰離子電池之間最大的不同在哪里？答案是負(fù)極材料，這也是混合鋰金屬電池的核心。

鋰離子電池的負(fù)極材料主要為石墨和硅，而混合鋰金屬電池的負(fù)極材料則為超寬、超薄的鋰金屬，這也讓混合鋰金屬電池兼具固態(tài)電池的特性，能量密度更高、重量更輕。

“為了制造更高能量密度的電池，我們必須使用金屬鋰作為負(fù)極。電解液和金屬鋰負(fù)極的成分對(duì)于高能量密度電池至關(guān)重要，這是因?yàn)殡姵氐膲勖怯呻娊庖汉弯嚱饘儇?fù)極之間的電化學(xué)氧化還原反應(yīng)的長(zhǎng)期穩(wěn)定性決定的?！爆F(xiàn)代汽車先進(jìn)電池開發(fā)部全球研發(fā)專家Yongjun Jang說。

不過，目前全球批量生產(chǎn)超薄超寬的鋰金屬負(fù)極材料的廠商仍然一片空白，“之前是從供應(yīng)商那采購，目前是內(nèi)部自己做。”胡啟朝表示。同時(shí)他還透露了目前的研發(fā)進(jìn)度，“目前樣品還正在做，到明年下半年應(yīng)該會(huì)初步打通?！?/p>

但是，目前市場(chǎng)上金屬鋰負(fù)極的供應(yīng)鏈?zhǔn)鞘址稚?，參與的公司不少， 但成本、流程等非常低效。對(duì)此，SES與合作伙伴合作，嘗試盡可能精簡(jiǎn)、優(yōu)化從礦到負(fù)極生產(chǎn)的過程，提升鋰金屬電池供應(yīng)鏈的穩(wěn)定性。

2025年或能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，混合鋰金屬電池?fù)碛懈偷某杀?、更高的體積和質(zhì)量能量密度、更安全的性能，這也使得它擁有在eVTOL上商業(yè)化的條件 。

“eVTOL對(duì)重量、能量密度要求很高，因此目前不管是硅負(fù)極也好，還是其他的電池還沒有能和鋰金屬電池相比的?！?胡啟朝說道。他還表示，在2025年、 2026年左右，混合鋰金屬電池有望在載人的eVTOL和EV上實(shí)現(xiàn)。

目前，SES已經(jīng)與eVTOL公司峰飛 AutoFlight合作，驗(yàn)證其最新的 100Ah鋰金屬電芯。

對(duì)于與車企的合作，胡啟朝介紹稱，目前三家都在A樣品階段 ，預(yù)計(jì)明年下半年能夠解決一些生產(chǎn)和性能在內(nèi)的核心問題，進(jìn)入B樣品階段。

與SES合作的通用汽車，將會(huì)在其2025年推出的新一代悍馬純電動(dòng)車上使用混合鋰金屬電池，單次充電續(xù)航里程高達(dá)500英里（約合805公里）。

從車輛應(yīng)用的角度來看，本田汽車技術(shù)研究院先進(jìn)技術(shù)中心資深工程師Yoshiya Joshua Fujiwara表示，“我們要考慮生產(chǎn)效率、可靠性，最終我們希望能夠降低電動(dòng)汽車的價(jià)格?！?/p>

那么，走到終極商業(yè)量產(chǎn)之后，鋰金屬電池會(huì)比鋰離子電池更具成本優(yōu)勢(shì)嗎？

在胡啟朝看來，鋰金屬和鋰離子的正極是一樣的，生產(chǎn)工藝也是一樣的，隔膜、電解液都差不多，唯一的差別就在鋰金屬是用鋰在銅上的負(fù)極材料，鋰離子是石墨加硅在銅上，與之相比，硅和石墨需要鋰做補(bǔ)鋰，整個(gè)工藝更復(fù)雜，加上回收，鋰金屬即使是混合鋰金屬的負(fù)極材料，它的回收也會(huì)比石墨和硅的回收工藝更容易。

“終極量產(chǎn)，鋰金屬電池的成本最少和同樣正極、同樣生產(chǎn)工藝的鋰離子電池是一樣的，甚至?xí)袃?yōu)勢(shì)?！焙鷨⒊f。