鉅大LARGE | 點擊量：524次 | 2022年02月24日
誰才是下一代動力鋰離子電池的"風口"？
在政策和市場的雙重推動下，2021年，動力鋰離子電池產業似乎迎來了技術上的快速突破期。前有蔚來汽車公布的150kWh固態電池，后有廣汽埃安的石墨烯電池，剛剛亮相的鈉離子電池則成為最新焦點。此外，初創公司麻省固能（簡稱“SES”）研發的混合鋰金屬電池技術，同樣受到眾多主流公司和投資者的青睞。五花八門的動力鋰離子電池技術，究竟誰會成為下一代動力鋰離子電池的“風口”？
鋰金屬電池美夢成真
新能源汽車行業獨立研究員曹廣平向記者介紹到，與目前普遍采用的石墨、硅碳等負極材料相比，鋰具有更大的克容量，能夠大幅提高整個電芯的能量密度。因此，以金屬鋰作為負極材料的鋰金屬電池始終是動力鋰離子電池行業的重要研發方向。有關鋰金屬電池的研究最早可追溯至上世紀60、70年代，然而，時至今日，鋰金屬電池的應用問題仍然困擾著整個行業。
曹廣平表示，金屬鋰在穩定性和可控性上表現較差，易與空氣中的氧和水分等發生反應，這給鋰金屬電池的應用造成了諸多困難。此外，金屬鋰在使用過程中較容易形成鋰枝晶，鋰枝晶的出現可能會造成正負極短路，最終引發電池著火。而鋰枝晶折斷后會形成死鋰，使得電池容量降低，進而導致電池壽命縮短。寧德時代、中航鋰電等動力鋰離子電池公司都在持續布局的固態電池，能夠對鋰枝晶形成起到改善用途，然而固態電解質導電性問題始終未能克服。
以固態鋰金屬電池研發入局的SES，則選擇另辟蹊徑，以混合鋰金屬電池這一全新的技術概念，將鋰金屬電池夢想變成現實，并得到多方支持。據了解，SES成立于2021年，重要從事可充電混合鋰金屬電池的開發和制造，并在材料、電芯、模塊、基于人工智能學習的電池安全算法和電池回收再利用等方面有所涉獵。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
通過將成熟高效的鋰離子電池生產工藝和鋰金屬電池的高能量密度進行結合，SES開發出了混合鋰金屬電池，并在美國和我國兩地均建有電池生產廠，在波士頓、上海和首爾等地開展業務。此外，SES已于七月十三日和艾芬豪資本達成合并協議，預計在今年第三或第四季度上市。通用汽車、現代汽車均與SES達成車輛“A-Sample”聯合開發協議。
SES創始人兼首席執行官胡啟朝表示，合并后的SES將成為全球第一家擁有高能量密度的鋰金屬技術、具有顯著成本效益和大規模生產量力的混合鋰金屬電池上市公司。按照規劃，SES將于2023年開始建設10GWh產量，做B和C樣品產線，預計2025年上車，2026年、2027年有望建成30GWh、70GWh甚至更大的產量。
混合鋰金屬電池能解決痛點嗎？
全新的混合鋰金屬電池究竟能否解決續航里程、電池安全等當下消費者最為關注的痛點問題呢？胡啟朝表示，混合鋰金屬電池結合了鋰離子電池和全固態鋰金屬電池的優點，具備高密度、低成本、輕重量、高安全性、快速充電和智能化等六大優勢。
通過在負極部分采用高能量密度的鋰金屬和保護層，并采用高濃度鋰鹽電解質作為電解液，再利用人工智能安全算法進行安全模擬和預警，SES的混合鋰金屬電池比理論上的全固態鋰金屬電池具有更出色的性能和制造效率。
據介紹，在滿足電池壽命與安全要求的前提之下，混合鋰金屬電池能夠供應400Wh/kg的能量密度，在15分鐘內即可快速充電達80%。此外，混合鋰金屬電池的電池容量同樣優秀，是傳統鋰離子電池的兩倍。
通常來說，電池能量密度越高，電池的穩定性和安全性就會大打折扣。如何在能量密度提升的同時，保證動力鋰離子電池的安全性顯得尤為重要。有關本身便比較活潑的金屬鋰而言，這一點更為關鍵。胡啟朝強調，SES從兩方面入手，力圖解決混合鋰金屬電池的安全問題。首先，SES采用了自行研發的高濃度電解液并加上鋰金屬保護層，從電池材料入手保證電池的安全性。其次，在整個汽車電池管理系統里面，融入人工智能安全算法。通過對電池采集全方位的數據，能夠提前幾個月甚至更長時間，對電池安全進行評估和預警，起到預防用途。
誰能成為未來引領者？
“目前看來，固態鋰金屬電池產業化仍然是個夢，混合鋰金屬電池是目前進展最快的鋰金屬電池技術解決方法。”胡啟朝如是說。他介紹到，鋰是目前自然界最輕的金屬，鋰離子電池的體積和重量都比其他電池更具優勢。此外，鋰金屬電池的能量密度和續航里程也是最高的。因此，無論是走純固態、混合還是液態路線，電池的終端應該是鋰金屬電池。
然而，億維經濟研究院研究部總經理、我國電池產業研究院院長吳輝表示，由于鋰金屬本身的特質，目前在鋰金屬電池上的技術難題仍未解決，即便在生產和制作上做好了準備，產業化還是稍顯不現實。“假如電池用電解液，負極材料用金屬鋰的話，就容易出現安全性問題；假如選擇用金屬鋰當負極材料，就必須用固態電解質，然而目前固態電解質導電性等方面還存在很多問題。這是寧德時代等電池供應商一直還在研發鋰金屬電池，仍然沒有量產的原因”，吳輝說。
日前剛剛亮相的鈉離子電池，號稱兼具低溫性能、快充以及環境適應性等方面的優點，似乎在應用上頗具優勢。吳輝認為，鈉離子從技術上來講完全可以實現產業化，成本也很低。但是，由于鈉離子比鋰離子體積更大，鈉離子的能量密度較低，與電動汽車相比，鈉離子電池在儲能電站等能量密度要求不高的領域更易普及。
無論是混合鋰金屬電池，還是鈉離子電池，各種動力鋰離子電池技術路線的出現，并不代表著取代。當前動力鋰離子電池行業仍處于快速發展階段，多種動力鋰離子電池技術要兼容互補，推動整個行業的進步。正如寧德時代21C創新實驗室數字化研發中心主任魏奕民所言：“有關產業而言，材料的創新影響深遠。從目前來看，下一代材料的確定性還不強，要公司對多方面持續布局和關注。”
