中國儲能網訊：在新能源行業(yè)中，誰將成為下一代動力電池的“風口”？
圍繞這個問題，不斷有新的爭論出現(xiàn)，既有像鋰電池和鈉離子電池等不同的技術路線之爭，還有在鋰電池的內部也存在著像磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池的技術之爭，當然也有液態(tài)電池和固態(tài)電池的技術路線之爭。
為什么會有如此之多的討論？其中一個重要原因便是：現(xiàn)在的電池存在巨大的改進機會。
就像2019諾貝爾化學獎得主、“鋰電池之父”Stanly Whittingham所說，已經商業(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%。
不同的路線爭論之中，其實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。
在眾多的爭論中，目前下一代電池呼聲最高的當屬固態(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。
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)化仍有相當長的距離。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鍵是負極
對于這種路線的出現(xiàn)，SES 創(chuàng)始人及 CEO胡啟朝對鈦媒體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鏈的發(fā)展都適合于規(guī)?；a。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?；旌箱嚱饘匐姵貏t能兼顧兩者的優(yōu)勢，它的制造工藝和供應鏈與鋰離子電池相似，能夠實現(xiàn)規(guī)?；a，同時又具有固態(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)有的電池基礎設施和生產工藝進行大規(guī)模制造，降低生產成本。
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？答案是負極材料，這也是混合鋰金屬電池的核心。
鋰離子電池的負極材料主要為石墨和硅，而混合鋰金屬電池的負極材料則為超寬、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極。電解液和金屬鋰負極的成分對于高能量密度電池至關重要，這是因為電池的壽命是由電解液和鋰金屬負極之間的電化學氧化還原反應的長期穩(wěn)定性決定的?！爆F(xiàn)代汽車先進電池開發(fā)部全球研發(fā)專家Yongjun Jang說。
不過，目前全球批量生產超薄超寬的鋰金屬負極材料的廠商仍然一片空白，“之前是從供應商那采購，目前是內部自己做?！焙鷨⒊硎尽Ｍ瑫r他還透露了目前的研發(fā)進度，“目前樣品還正在做，到明年下半年應該會初步打通?！?
但是，目前市場上金屬鋰負極的供應鏈是十分分散，參與的公司不少， 但成本、流程等非常低效。對此，SES與合作伙伴合作，嘗試盡可能精簡、優(yōu)化從礦到負極生產的過程，提升鋰金屬電池供應鏈的穩(wěn)定性。
2025年或能實現(xiàn)商業(yè)化
與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，混合鋰金屬電池擁有更低的成本、更高的體積和質量能量密度、更安全的性能，這也使得它擁有在eVTOL上商業(yè)化的條件 。
“eVTOL對重量、能量密度要求很高，因此目前不管是硅負極也好，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上實現(xiàn)。
目前，SES已經與eVTOL公司峰飛 AutoFlight合作，驗證其最新的 100Ah鋰金屬電芯。
對于與車企的合作，胡啟朝介紹稱，目前三家都在A樣品階段 ，預計明年下半年能夠解決一些生產和性能在內的核心問題，進入B樣品階段。
與SES合作的通用汽車，將會在其2025年推出的新一代悍馬純電動車上使用混合鋰金屬電池，單次充電續(xù)航里程高達500英里（約合805公里）。
從車輛應用的角度來看，本田汽車技術研究院先進技術中心資深工程師Yoshiya Joshua Fujiwara表示，“我們要考慮生產效率、可靠性，最終我們希望能夠降低電動汽車的價格?！?
那么，走到終極商業(yè)量產之后，鋰金屬電池會比鋰離子電池更具成本優(yōu)勢嗎？
在胡啟朝看來，鋰金屬和鋰離子的正極是一樣的，生產工藝也是一樣的，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鋰，整個工藝更復雜，加上回收，鋰金屬即使是混合鋰金屬的負極材料，它的回收也會比石墨和硅的回收工藝更容易。
“終極量產，鋰金屬電池的成本最少和同樣正極、同樣生產工藝的鋰離子電池是一樣的，甚至會更有優(yōu)勢?！焙鷨⒊f。
