中國粉體網(wǎng)訊 近期,，2022全國大眾創(chuàng)業(yè)萬眾創(chuàng)新活動周系列活動之“鋰金屬電池創(chuàng)新技術(shù)論壇”在合肥舉辦,，盟維科技位于合肥經(jīng)開區(qū)的鋰金屬電池自動化制造線及z21創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室正式啟用。
這是中國乃至全球首創(chuàng)的自動化鋰金屬電池制造專用產(chǎn)線,，也是以盟維科技為代表的,，我國自主研發(fā)新一代動力電池技術(shù)企業(yè)在規(guī)模化量產(chǎn)的又一重大進(jìn)展,。意味著我國在500Wh/kg高端能量型動力電池產(chǎn)品的批量交付能力已居于全球領(lǐng)先位置,，實(shí)現(xiàn)了鋰金屬電池從實(shí)驗(yàn)室階段（TRL3）到產(chǎn)品批量交付階段（TRL6-8）的突破。
（來源：財(cái)訊網(wǎng)）
關(guān)于盟維科技
安徽盟維新能源科技有限公司成立于2018年,，是中國新一代高能量密度電池的創(chuàng)新代表,。公司持續(xù)專注于新體系鋰金屬電池創(chuàng)新開發(fā)，由來自中國清華大學(xué),、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué),、中國科學(xué)院、美國斯坦福大學(xué),、日本早稻田大學(xué)等海內(nèi)外知名院校及標(biāo)桿企業(yè)的科技人才和產(chǎn)業(yè)精英創(chuàng)辦,。以先進(jìn)設(shè)計(jì)理念融合產(chǎn)品開發(fā)，在鋰電池正負(fù)極材料設(shè)計(jì),、電解液優(yōu)化,、隔膜修飾、電芯制造及智能自動化生產(chǎn)等相關(guān)領(lǐng)域擁有多項(xiàng)具有國際競爭力的技術(shù),，與中國,、日本、德國等國內(nèi)外電動航空,、新能源汽車領(lǐng)域標(biāo)桿企業(yè)建立合作關(guān)系,，提供產(chǎn)品服務(wù)及技術(shù)支持。
自成立以來,，盟維科技以電動航空實(shí)際應(yīng)用需求為起點(diǎn),，從材料,、工藝,、結(jié)構(gòu)等多維度持續(xù)創(chuàng)新,，研發(fā)了以金屬鋰為負(fù)極的高能量密度電池，成為全球首個(gè)突破鋰金屬電池技術(shù)瓶頸,，批量交付500Wh/kg高能量密度,、高安全性新體系動力電池的研發(fā)與制造硬科技企業(yè)，成功入選“2021中國隱形獨(dú)角獸500強(qiáng)”,。
（來源：中科創(chuàng)星）
針對不同應(yīng)用場景的工況需求,，盟維科技采用功能化電解液有效解決體系的關(guān)鍵安全問題，充分的驗(yàn)證其極限能量密度,，設(shè)計(jì)開發(fā)了包括Metary®️E,、P等能量型、功率型鋰金屬電池產(chǎn)品,。2020年,，該公司450Wh/kg能量密度的鋰金屬電池在安徽實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)；同一時(shí)間,，其技術(shù)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)對能量密度550Wh/kg的突破,。
目前，公司生產(chǎn)的新型鋰金屬電池主要被國內(nèi)外高空長航時(shí)飛行器廠商所采用,。例如,，其針對電動航空實(shí)際應(yīng)用需求所設(shè)計(jì)研發(fā)的METARY系列高能量密度產(chǎn)品，采用純金屬鋰帶作為負(fù)極替代目前鋰離子電池普遍使用的石墨材料,，正極采用高鎳三元材料,，容量范圍為10~50Ah之間，質(zhì)量能量密度350~550Wh/kg,；在80%的容量保持率條件下,，循環(huán)壽命突破400圈；可通過高低溫,、針刺,、短路、過充,、過放和沖擊等國際標(biāo)準(zhǔn)濫用測試,。2020年，其已向國內(nèi)外高空長航時(shí)飛行器領(lǐng)域客戶批量提供鋰金屬電池產(chǎn)品,。
盟維科技鋰金屬電池產(chǎn)品（來源：合肥市人民政府發(fā)布）
關(guān)于鋰金屬電池
鋰金屬電池的研究起源于20世紀(jì)50年代,，但是由于初期開發(fā)過程中出現(xiàn)較多的安全問題而被擱置，直到近些年新能源電動汽車等領(lǐng)域,，對電池能量密度的需求不斷提升,，鋰金屬電池又重新回到人們的視野,。
鋰金屬具有極高的理論比容量（3860mAh/g）、低密度（0.59g/cm3）和極低的負(fù)電化學(xué)電位（-3.040V vs SHE）,，與高電壓嵌鋰材料或高容量硫正極,、氧正極等匹配具有較高的理論能量密度。
然而鋰金屬過于活潑,，易與電解液反應(yīng),，生成的鋰枝晶甚至?xí)檀└裟?dǎo)致電池短路。易燃有機(jī)液體電解液在過充,、過放,、熱沖擊、短路等不良工況下會導(dǎo)致鋰電池脹氣鼓包,，甚至燃燒,，帶來嚴(yán)重的安全隱患。同時(shí)由于金屬鋰的高反應(yīng)活性進(jìn)而引發(fā)的界面不穩(wěn)定性,，導(dǎo)致金屬鋰負(fù)極的庫侖效率較低,，電池的循環(huán)壽命縮短，限制了鋰金屬電池的實(shí)際應(yīng)用,。
鋰金屬負(fù)極的三種失效機(jī)制及兩種主要解決方案（來源：姚詩言等,，《高性能鋰金屬電池負(fù)極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及界面強(qiáng)化研究進(jìn)展》）
為了解決這些問題，研究者們對鋰金屬負(fù)極的失效機(jī)制,，特別是鋰枝晶的生長機(jī)制進(jìn)行了深入研究,，提出了Chazalviel-Brissot模型、Yamaki模型和靜電屏蔽模型等枝晶生長模型,，并在此基礎(chǔ)上通過設(shè)計(jì)3D集流體,、表面改性集流體以及構(gòu)筑原位或人工SEI膜的方式對鋰金屬負(fù)極進(jìn)行優(yōu)化，且取得了一定成果,。
同時(shí),，科研人員在電解質(zhì)和隔膜等方面也進(jìn)行了廣泛而深入的研究，提出了高濃度電解質(zhì),、固態(tài)電解質(zhì),、功能隔膜等多種提高鋰金屬電池性能的手段。尤其在固態(tài)電解質(zhì)方面,，固態(tài)鋰金屬電池是極具前景的下一代高能量密度電池,，在世界范圍內(nèi)獲得了廣泛研究和投入，Quantum Scape關(guān)于此方面的研究還入選了MIT Technology Review 2021“全球十大突破性技術(shù)”,。
（來源：MIT Technology Review）
在國家政策和科技項(xiàng)目的支持下,，我國在固態(tài)鋰金屬電池研究方面建立起了從原子、分子，到材料,，再到器件的多尺度的認(rèn)識,，并在應(yīng)用示范上取得了一些實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，為固態(tài)鋰金屬電池的研究和推廣奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),。
總結(jié)與展望
長期以來,，“續(xù)航焦慮”是制約新能源電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一大痛點(diǎn)。近年來,，重量更輕,、能量更高,、續(xù)航時(shí)間更長的鋰金屬電池開始被業(yè)界視為突破這一困境的下一代動力電池技術(shù),。相較于其他負(fù)極技術(shù)路線，鋰金屬負(fù)極電池能量密度高,，能夠解決不同應(yīng)用場景下的特殊能量需求,，未來有望替代鋰離子電池，如此其也成為新能源賽道“玩家”相爭的新高地,。
當(dāng)下鋰金屬電池行業(yè)仍處于發(fā)展的早期階段,，參照技術(shù)就緒度（TRL1-9）標(biāo)準(zhǔn)而言，由于金屬鋰負(fù)極的活性極強(qiáng),，使得其安全性存在著更高的挑戰(zhàn),，在相當(dāng)長的一段時(shí)間里，全球?qū)︿嚱饘匐姵丶夹g(shù)的研發(fā)都停留在實(shí)驗(yàn)室階段（TRL3）,；近幾年,，全球范圍內(nèi)為數(shù)不多的幾家前瞻性科技企業(yè)實(shí)現(xiàn)了在該領(lǐng)域的率先布局，逐步將鋰金屬電池技術(shù)推進(jìn)到TRL4試驗(yàn)和驗(yàn)證階段,，部分公司達(dá)到了TRL5標(biāo)準(zhǔn),。
我國鋰電行業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，整體態(tài)勢優(yōu)勢已較為明顯,，近年來 在國家宏觀政策的引導(dǎo)下,，新能源產(chǎn)業(yè)配套完善，先進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新成果層出不窮,。以鋰金屬電池技術(shù)為例,，我國在實(shí)驗(yàn)室級的科學(xué)研究與國外已不相伯仲，同時(shí)得益于國家政策支持和完善的產(chǎn)業(yè)鏈配套,，其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程甚至更具優(yōu)勢,，更是涌現(xiàn)出盟維科技等的產(chǎn)業(yè)化先鋒企業(yè)。雖然,，盟維科技的鋰金屬電池目前尚只在中短途商用電動航空中得到應(yīng)用,，但隨著鋰金屬電池在航空應(yīng)用中的逐步成熟，未來鋰金屬電池對于新能源汽車產(chǎn)業(yè)的推動作用也值得期待。
參考資料：
1,、財(cái)訊網(wǎng),，《全球首創(chuàng)鋰金屬電池自動化產(chǎn)線落地安徽》
2、每日經(jīng)濟(jì)新聞,，《盟維科技聚焦鋰金屬電池研發(fā)》
3,、中科創(chuàng)星，《「盟維科技」,、「本源量子」等硬科技企業(yè)入選中國隱形獨(dú)角獸500強(qiáng),！》
4、姚詩言等,，《高性能鋰金屬電池負(fù)極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及界面強(qiáng)化研究進(jìn)展》
5,、朱曉琪等，《鋰金屬電池中復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)與負(fù)極界面的研究進(jìn)展》
6,、張強(qiáng),，《MIT Technology Review 2021年“十大突破性技術(shù)”解讀》
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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