中國粉體網訊 近期，2022全國大眾創業萬眾創新活動周系列活動之“鋰金屬電池創新技術論壇”在合肥舉辦，盟維科技位于合肥經開區的鋰金屬電池自動化制造線及z21創新實驗室正式啟用。
這是中國乃至全球首創的自動化鋰金屬電池制造專用產線，也是以盟維科技為代表的，我國自主研發新一代動力電池技術企業在規模化量產的又一重大進展。意味著我國在500Wh/kg高端能量型動力電池產品的批量交付能力已居于全球領先位置，實現了鋰金屬電池從實驗室階段（TRL3）到產品批量交付階段（TRL6-8）的突破。
（來源：財訊網）
關于盟維科技
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新代表。公司持續專注于新體系鋰金屬電池創新開發，由來自中國清華大學、中國科學技術大學、中國科學院、美國斯坦福大學、日本早稻田大學等海內外知名院校及標桿企業的科技人才和產業精英創辦。以先進設計理念融合產品開發，在鋰電池正負極材料設計、電解液優化、隔膜修飾、電芯制造及智能自動化生產等相關領域擁有多項具有國際競爭力的技術，與中國、日本、德國等國內外電動航空、新能源汽車領域標桿企業建立合作關系，提供產品服務及技術支持。
自成立以來，盟維科技以電動航空實際應用需求為起點，從材料、工藝、結構等多維度持續創新，研發了以金屬鋰為負極的高能量密度電池，成為全球首個突破鋰金屬電池技術瓶頸，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與制造硬科技企業，成功入選“2021中國隱形獨角獸500強”。
（來源：中科創星）
針對不同應用場景的工況需求，盟維科技采用功能化電解液有效解決體系的關鍵安全問題，充分的驗證其極限能量密度，設計開發了包括Metary®️E、P等能量型、功率型鋰金屬電池產品。2020年，該公司450Wh/kg能量密度的鋰金屬電池在安徽實現量產；同一時間，其技術團隊實現對能量密度550Wh/kg的突破。
目前，公司生產的新型鋰金屬電池主要被國內外高空長航時飛行器廠商所采用。例如，其針對電動航空實際應用需求所設計研發的METARY系列高能量密度產品，采用純金屬鋰帶作為負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，質量能量密度350~550Wh/kg；在80%的容量保持率條件下，循環壽命突破400圈；可通過高低溫、針刺、短路、過充、過放和沖擊等國際標準濫用測試。2020年，其已向國內外高空長航時飛行器領域客戶批量提供鋰金屬電池產品。
盟維科技鋰金屬電池產品（來源：合肥市人民政府發布）
關于鋰金屬電池
鋰金屬電池的研究起源于20世紀50年代，但是由于初期開發過程中出現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）和極低的負電化學電位（-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，生成的鋰枝晶甚至會刺穿隔膜導致電池短路。易燃有機液體電解液在過充、過放、熱沖擊、短路等不良工況下會導致鋰電池脹氣鼓包，甚至燃燒，帶來嚴重的安全隱患。同時由于金屬鋰的高反應活性進而引發的界面不穩定性，導致金屬鋰負極的庫侖效率較低，電池的循環壽命縮短，限制了鋰金屬電池的實際應用。
鋰金屬負極的三種失效機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極結構設計及界面強化研究進展》）
為了解決這些問題，研究者們對鋰金屬負極的失效機制，特別是鋰枝晶的生長機制進行了深入研究，提出了Chazalviel-Brissot模型、Yamaki模型和靜電屏蔽模型等枝晶生長模型，并在此基礎上通過設計3D集流體、表面改性集流體以及構筑原位或人工SEI膜的方式對鋰金屬負極進行優化，且取得了一定成果。
同時，科研人員在電解質和隔膜等方面也進行了廣泛而深入的研究，提出了高濃度電解質、固態電解質、功能隔膜等多種提高鋰金屬電池性能的手段。尤其在固態電解質方面，固態鋰金屬電池是極具前景的下一代高能量密度電池，在世界范圍內獲得了廣泛研究和投入，Quantum Scape關于此方面的研究還入選了MIT Technology Review 2021“全球十大突破性技術”。
（來源：MIT Technology Review）
在國家政策和科技項目的支持下，我國在固態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識，并在應用示范上取得了一些實際經驗，為固態鋰金屬電池的研究和推廣奠定了堅實的基礎。
總結與展望
長期以來，“續航焦慮”是制約新能源電池產業發展的一大痛點。近年來，重量更輕、能量更高、續航時間更長的鋰金屬電池開始被業界視為突破這一困境的下一代動力電池技術。相較于其他負極技術路線，鋰金屬負極電池能量密度高，能夠解決不同應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。
當下鋰金屬電池行業仍處于發展的早期階段，參照技術就緒度（TRL1-9）標準而言，由于金屬鋰負極的活性極強，使得其安全性存在著更高的挑戰，在相當長的一段時間里，全球對鋰金屬電池技術的研發都停留在實驗室階段（TRL3）；近幾年，全球范圍內為數不多的幾家前瞻性科技企業實現了在該領域的率先布局，逐步將鋰金屬電池技術推進到TRL4試驗和驗證階段，部分公司達到了TRL5標準。
我國鋰電行業經過多年發展，整體態勢優勢已較為明顯，近年來 在國家宏觀政策的引導下，新能源產業配套完善，先進技術創新成果層出不窮。以鋰金屬電池技術為例，我國在實驗室級的科學研究與國外已不相伯仲，同時得益于國家政策支持和完善的產業鏈配套，其產業化應用進程甚至更具優勢，更是涌現出盟維科技等的產業化先鋒企業。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用，但隨著鋰金屬電池在航空應用中的逐步成熟，未來鋰金屬電池對于新能源汽車產業的推動作用也值得期待。
參考資料：
1、財訊網，《全球首創鋰金屬電池自動化產線落地安徽》
2、每日經濟新聞，《盟維科技聚焦鋰金屬電池研發》
3、中科創星，《「盟維科技」、「本源量子」等硬科技企業入選中國隱形獨角獸500強！》
4、姚詩言等，《高性能鋰金屬電池負極結構設計及界面強化研究進展》
5、朱曉琪等，《鋰金屬電池中復合固態電解質與負極界面的研究進展》
6、張強，《MIT Technology Review 2021年“十大突破性技術”解讀》
（中國粉體網編輯整理/長安）
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