瞭望新15年：500Wh/kg电池竞速
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15年，从破土萌芽，到枝桠参天；从步履蹒跚，到健步如飞。以2010年“十城千辆”为肇始，在新能源汽车产业的强力牵引下，中国动力电池发展走过了波澜壮阔的15年。
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15年，筚路蓝缕，玉汝于成。中国动力电池产业经历了从0到1，从弱小到壮大，从跟随到领跑的完整历程，如今已经成为中国制造走向全球的“新三样”代表，也成为中国经济转型升级的时代注脚。
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以2025年为转折，中国动力电池产业将开启新的15年征程。瞭望新征程，将会是更具挑战，交通电动化向全场景渗透，能源体系变革也加速走向纵深，这也意味着，新应用场景开启，新技术与产品创新，新商业模式落地，新的产业生态与格局。
2025年伊始，关于下一代动力电池的讨论似乎正被一种“共识”所引导。在中国，一项由顶尖科学家提出的、将硫化物固态电解质置于“锚点”地位的全固态电池技术路线图，为产业描绘了清晰的阶段性目标：
从2025年起步，逐步攻克硅基负极，最终在2030年后挑战锂金属负极，剑指500Wh/kg乃至更高的能量密度。这一规划因其明确性和权威性，迅速被市场解读为固态电池产业化方向的“定心丸”。
硫化物固态电解质因其接近甚至超越液态电解液的离子电导率，以及日韩企业的重点布局，被视为最有希望的候选者。集中力量攻克硫化物，也被赋予了防范技术颠覆风险的战略意义。
然而，就在行业似乎要沿着这条“权威”之路前行时，一些根本性的问题和另一条技术路径的快速进展，正在叩问这一“共识”的牢固性。
硫化物并非安全的万灵药，其在特定失效模式下的风险，以及与电极材料界面匹配的核心瓶颈依然存在。
更重要的是，以锂金属电池为代表的另一条技术路径，并未停留在实验室，其在能量密度、大容量电芯开发和实际应用验证上，正展现出极高的速度和潜力，悄然挑战着既定路线图的权威性。
这场关乎下一代电池技术主导权、影响万亿级电动汽车和新兴航空产业格局的竞赛，或许正面临着“条条大路通罗马”的现实，给产业投资和战略布局带来了新的变量和不确定性。
硫化物“共识”的形成与潜在裂痕
推动行业向硫化物固态电解质倾斜的，是中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在公开场合提出的详尽技术路线图。该蓝图以硫化物固态电解质为核心，规划了清晰的三步走战略：
2025至2027年，利用硫化物搭配石墨或低硅负极及三元正极，实现200-300Wh/kg的全固态电池；
2027至2030年，升级至高容量硅碳负极，冲击400Wh/kg和800Wh/L的能量密度；
2030年后，则将目光投向更高目标——500Wh/kg和1000Wh/L，核心在于攻克锂金属负极，并探索复合电解质及更高性能的正极材料（如高镍、富锂、硫基等）。
概括而言，该路线图在2030年前将重心放在500Wh/kg以下的电池技术突破，策略上侧重于负极材料的迭代（特别是硅碳负极），而基本维持三元正极体系；2030年后再转向正极的革新。
这一时间表与全球主要国家计划在2030年前后实现500Wh/kg单体电芯的目标高度契合，市场也将此解读为产业找到了固态电池商业化的共识方向。
但深入探究，这一看似明晰的路径并非坦途。
首先是安全性的迷思。诚然，固态电解质在抑制传统热失控方面（如外部高温、碰撞引发）表现更优，因其不易发生剧烈的放热副反应。
然而，固态并非安全的绝对保证。一篇题为《固态电池比（液态）锂电池更安全吗》的论文指出，在因锂枝晶穿透隔膜/电解质导致的内短路场景下，电池释放的总热量与能量密度直接相关。
随着能量密度大幅提升，半固态乃至全固态电池在此类故障中的潜在温升，甚至可能超过传统液态锂电池。具体到硫化物体系，其与锂金属或水分接触时可能释放剧毒硫化氢气体，是其固有的安全风险点。
其次，性能的全面提升并非易事。硫化物电解质能否在实际应用中充分发挥其高离子电导率的优势，并兼顾优异的倍率性能和长循环寿命，很大程度上取决于其与正负极材料的“适配性”。
例如，当硫化物与硅碳负极搭配时，两者间的界面稳定性问题便凸显出来——硫化物容易被硅基材料还原分解，导致界面阻抗急剧升高，影响电池性能的发挥。
归根结底，无论是追求极致安全还是综合性能提升，都绕不开对锂枝晶生长机制的深刻理解和有效抑制。电解质的革新固然是关键环节，但并非唯一解。
当所有挑战都指向锂金属行为的调控时，一个根本性的问题随之浮现：为何不从一开始就将研发力量更多地投入到对锂金属负极——这种先天就含有锂离子、且理论能量密度潜力巨大的材料体系的研究上呢？这或许是审视下一代电池技术路线时，一个不容忽视的视角。
锂金属“快车道”：能量密度率先撞线，应用多点开花
与硫化物路线图所描绘的逐步演进不同，另一条以锂金属为核心的技术路径，似乎正以更快的步伐，将超高能量密度的愿景转化为触手可及的现实。
梳理产业动态可以发现，锂金属电池的发展并非停留在基础研究或小试样品阶段，其在高能量密度原型开发、大容量电芯制造乃至关键终端应用上，均取得了实际进展，展现出一条独立且充满潜力的“快车道”。
最引人注目的是能量密度上的突破。
锂金属负极凭借其高达3860mAh/g的理论比容量和最低的电化学电位，为电池能量密度的跃升提供了物理基础，这一点是目前主流的硅基负极（理论容量约1768mAh/g，实际应用能量密度上限约350Wh/kg）难以企及的。
产业实践也印证了这一点：
太蓝新能源已展示了实测能量密度达720 Wh/kg的120Ah全固态锂金属电池样品；盟维科技不仅在2022年交付了超500Wh/kg的产品，其实验室原型更是触及600Wh/kg。这表明，通往500Wh/kg以上能量密度的大门，锂金属路线已经率先推开。
更重要的是，锂金属电池的发展并非“偏科生”，并非仅牺牲其他性能换取能量密度。在追求高能量密度的同时，其在倍率性能、循环寿命、快充能力等综合指标上也能够取得平衡。
例如，盟维科技展示了400Wh/kg能量密度下兼顾6C充电/12C放电高倍率的能力，并计划在2025年实现450Wh/kg与6C/15C的结合，这对电动航空等需要瞬时大功率输出的应用场景意义重大。
SES AI也宣称其超过400Wh/kg的锂金属电芯可实现500次以上循环，并具备12分钟从10%快充至80%的能力，且有第三方测试佐证。
在大容量电芯制造方面，锂金属电池的进展也超越了全固态电池普遍集中在20Ah以下小容量样品制备的阶段，显示出锂金属电池更接近规模化应用的成熟度。
国内企业如盟维科技已完成100Ah、超420Wh/kg的A样开发，金羽新能可定制容量达
40Ah的产品。海外Sion Power的56Ah、超400Wh/kg锂金属电芯产线（年产能75MWh）已于近期投产，具备了提供B样及批量交付的能力。
应用场景的拓展是衡量技术价值的关键标尺。锂金属电池正凭借其高能量密度特性，在要求最为严苛的领域率先取得突破。
在备受关注的动力电池领域，以SES AI为例，其100Ah、能量密度超350Wh/kg的混合固液锂金属电池在2024年成功通过了中国国家强制性标准的安全测试，这被视为一个重要的里程碑，有力地挑战了“锂金属电池因安全问题难以在新能源汽车上商业化”的传统观念。
而在对能量密度要求更为苛刻的低空经济和电动航空领域，锂金属电池更是找到了“用武之地”，多家企业的产品已从“样品开发”进入“导入验证”甚至“产品交付”阶段。电动航空器对高能量密度的核心诉求，与锂金属电池的特性高度契合。
采用液态电解液路线的盟维科技，其METARY系列高比能锂金属电池已在多种无人飞行器（包括飞行高度超过1000米的平流层无人机和工业级无人机）上得到客户验证。
该公司已与零重力飞机工业（其RX1E-A是国内唯一取得型号合格证的电动轻型运动类飞机）以及国际头部的eVTOL企业达成合作，正进一步向载人新能源航空器的电池定制化开发拓展。
选择固液混合体系的欣界能源，则为其锂金属负极匹配了耐受高电压的氧化物固态电解质，产品实现了450-550 Wh/kg的能量密度，电芯容量最高达55Ah，同时可兼顾4C放电倍率和800-1000次的循环寿命。
其电池已成功搭载于亿航智能的eVTOL上完成飞行验证，将续航时间显著提升至48分钟，并已获得订单。这一突破直接回应了eVTOL行业的核心痛点，展示了高能量密度电池对于解锁电动航空潜力的关键作用。
事实上，对于eVTOL产业而言，续航能力是决定其商业化广度的重要门槛。目前，许多机型的实际飞行时间区间仍在10-20分钟，这使得其应用场景很大程度上局限于短途观光等领域。要将eVTOL的应用从“锦上添花”拓展到如城际交通这样的“刚需”场景，业界普遍认为续航时间至少需要提升到30-40分钟以上。
因此，像欣界能源这样能够大幅提升续航的电池解决方案，对于推动整个eVTOL行业的发展至关重要。该公司规划的2GWh量产线预计将于今年内建成，也预示着相关技术正加速从验证走向规模化应用。
这也与国家层面的战略导向相契合。中国《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》已明确提出，要突破高能量密度锂电池技术，目标是实现满足电动航空器使用需求和适航要求的400Wh/kg级航空锂电池产品投入量产，并对500Wh/kg级产品进行小规模验证。
以上线索清晰勾勒出，在对能量密度有着极致追求的航空领域，锂金属电池凭借其先天优势，正处在一个技术与市场需求高度契合的关键位置。
对于那些已经在技术要求更为严苛的高空、平流层无人机等场景（如前述盟维科技的案例）中证明了自身高比能和可靠性的锂金属电池企业来说，将其成熟的技术和产品体系“下放”到低空经济、eVTOL飞行器领域，在某种程度上确实可以视为一种“降维打击”——它们的核心优势恰恰是后者亟待突破的瓶颈。
不过，应用场景的转换并非简单的复制粘贴。
当业界将目光从天空投向地面，转向规模更为庞大的新能源汽车市场时，评价电池优劣的标准会发生变化。虽然更高的能量密度同样受到欢迎，但车规级应用对电池的循环寿命（通常要求数千次循环）、成本控制、以及在各种复杂工况下的长期稳定性和安全性提出了更为严苛且全面的要求。
因此，对于锂金属电池而言，若想在新能源汽车领域占据一席之地，当前面临的主要挑战，除了持续优化安全性外，更关键的在于如何显著提升循环寿命以满足车辆的长使用周期，并找到兼顾性能与成本的量产路径。
挑战与突围：锂金属电池的“阿喀琉斯之踵”及多元解法
锂金属要在锂电池中实现大规模应用，必须跨越两大核心障碍：首当其冲的是安全问题，其次是循环寿命的挑战。
前者主要源于充电过程中锂离子在负极表面不均匀沉积，易形成针状或树枝状的锂枝晶，刺穿隔膜导致内短路和热失控。
后者则涉及金属锂与电解液持续发生不可逆的副反应，消耗活性锂和电解液，同时在放电过程中形成“死锂”，引发剧烈的体积膨胀，最终导致电芯容量快速衰减。
面对锂枝晶这一“阿喀琉斯之踵”，业界探索出三大类技术策略。
第一类，也是引发最多讨论的，是通过电解质设计进行调控。这包括了开发高浓度或局部高浓度的液态电解质，以及备受关注的固态电解质方案。
然而，固态电解质并非万能解药。
研究指出，锂枝晶仍可能沿着固态电解质的晶界、裂纹或缺陷处生长，同样引发短路风险。
此外，固态电解质与正负极材料之间的“固-固”接触天然存在较高的界面阻抗，这被认为是限制锂金属电池体系发挥其理论能量密度和功率密度的关键瓶颈之一。因此，是否必须采用固态电解质来搭配锂金属负极，业内仍存争议。
在液态电解质路径上，一些公司正取得突破。例如，盟维科技主要通过开发新型阻燃电解液技术来有效抑制锂枝晶生长。SES AI则采用“盐多溶剂少”的高浓度电解液策略，来达到不易燃、同时改善锂枝晶形状的双重效果。
第二类策略是结构化锂金属负极。思路类似于硅碳负极（为硅材料构建多孔碳骨架），即为金属锂构建一个三维导电骨架，引导锂离子在骨架内部均匀沉积。但这种方法对实际的材料制备和电极焊接工艺提出了较高要求。
比亚迪的一项专利则展示了该策略的一种演变：对负极集流体进行多孔化设计，使多孔结构层的电子电导率沿远离集流体的方向逐步降低，从而引导锂离子优先在靠近集流体的区域沉积，避免不均匀沉积。
第三类策略是设计负极保护层。通过在锂金属表面预先构建一层稳定界面，如加入含氟、氮等元素的物质，形成LiF、Li3N等无机层，提升锂金属的稳定性。
但有研究指出，这类无机保护层在长期循环中可能被破坏。通过电解质工程原位形成的无机层在高面积容量下也难以完全抑制巨大的体积变化。对于追求500 Wh/kg以上的高比能锂金属电池，如何在实际条件下设计出稳定且适应高面积容量的人工保护层仍是重大挑战。
宁德时代的相关专利则提出，在锂金属负极表面添加一层硅界面层来抑制枝晶生长。
除了电化学层面的挑战，可制造性是锂金属电池商业化的另一大难关，尤其是超薄、超宽锂负极的连续化、规模化制备。
锂金属本身极软、极粘，且与水和空气反应剧烈，这给传统的电池极片制造工艺带来了巨大挑战。
现有的工业辊压技术通常只能加工厚度在50μm以上的锂箔，进一步减薄极易因粘附问题导致锂带断裂。
同时，锂金属的低机械强度使得其在放卷、收卷过程中对张力控制精度要求极高，现有锂电设备的张力（通常几十牛顿）足以将其拉断，且张力波动大，难以实现稳定连续生产。这意味着现有的锂离子电池生产设备和工艺无法完全照搬用于锂金属电池。
然而，产业界并未止步于此，一些领先企业已在超薄锂负极的量产工艺上取得突破。
例如，国内材料巨头赣锋锂业，其超薄锂带已具备量产能力，能够实现300mm宽度的超宽幅生产，在技术难度更高的铜锂复合带中，锂层厚度则能达到3微米级别。赣锋称搭载其锂金属负极的固态电池能量密度可超过500Wh/kg。
据称，该公司还可针对循环性能、加工性能、电化学稳定性等不同需求提供定制化解决方案，这表明超薄、超宽锂负极的规模化、定制化供应正逐步成为现实。采用此类先进负极材料的金属锂电池，
在此之外，
业界也在探索多种工艺路径。一种应对思路是二次减薄。即先采购毫米级的锂带，然后将其夹在上下两层涂覆硅油的PET保护膜之间（形成“三明治”结构），通过精密辊压达到目标厚度（如微米级），最后再将PET保护膜剥离。恩力动力等公司正聚焦于此方向，值得注意的是，该公司同时也在攻关硫化物固态电解质。
在中段的电芯制作环节，传统的将锂板直接冷压到铜箔上的方法，难以将两者厚度同时压至5-10微米的超薄水平，限制了电池能量密度的进一步提升。
对此，欣界能源提出了一种创新方案：通过在导电基材上涂布含有锂金属的合金液体来形成锂金属电极，可以通过调整涂布厚度来精确控制电极厚度。
近期，日本设备制造商爱发科宣布推出针对锂金属的气相沉积设备，被视为一个标志性进展。通过在真空环境中进行气相沉积，可以有效抑制杂质污染和氧化，获得比传统辊压法表面质量更好的锂薄膜。
总体来看，业界正围绕室温轧制、熔融锂成型、电化学沉积、真空蒸镀以及锂粉涂敷等多种主流方法，力图突破超薄锂金属负极的量产瓶颈。
在应对这些挑战的过程中，一些企业的思路甚至发生了转变：从必须实现超薄锂负极的批量制备，转向了“无负极”（Anodeless）电池的概念。美国QuantumScape是这一方向的领军者，国内的太蓝新能源、金羽新能等也已涉足。不少企业将无负极视为锂金属电池的终极形态之一。
QuantumScape在其访谈中解释，其开发锂金属电池的初衷是为了提高能量密度，而他们认为通过其固态电解质膜能够解决锂枝晶问题并充分发挥锂金属潜力，因此将固态电解质视为实现锂金属商业化的关键。
在此基础上，“无负极”概念被提出，旨在进一步减少锂金属用量、降低成本并最大化能量密度。其原理是在首次充电时，锂离子从正极脱出，直接沉积在负极集流体上形成锂金属负极；放电时再从集流体上脱离。
当然，“无负极”设计的落地也面临严峻挑战：锂在沉积-剥离过程中会导致负极发生显著的体积变化，易造成电场分布不均，诱发枝晶生长和电极结构破坏，从而导致循环性能快速衰退和安全隐患。
尽管如此，QuantumScape公布其无负极固态电池样品能够实现1000次充放电循环，测试结束时仍保持95%的容量（放电能量保持率）。
另一家美国固态电池企业ION也宣布其用于消费电子的无负极电池实现了超过1000次循环，并已在半自动化产线上生产。这些进展表明，“无负极”并非遥不可及的概念，其潜力正逐步被验证。
锂金属vs固态电池：殊途同归还是分道扬镳？
审视当下锂电池的技术演进，两条主线日益清晰：
一条是以固态电解质（尤其是硫化物）为核心，寄望于体系革新，在提升安全性的基础上，逐步解锁更高能量密度的潜力；
另一条则是直接聚焦于能量密度的理论天花板——锂金属负极，直接进行材料创新，再探索包括先进液态、固液混合乃至全固态在内的多种电解质方案，力求率先突破能量瓶颈。
前者似乎正凝聚为一种产业“共识”，有明确的路线图和阶段性目标。后者则更像多点开花，成果频出，尤其是在能量密度指标上屡创新高。但这并非简单的路径选择题。
因为无论起点如何，终点都指向同一个目标：开发出兼具超高能量密度、高安全性、长寿命和合理成本的下一代电池，六边形战士。
现实是，固态电解质并非安全的万能灵药，其自身的界面问题、特定失效模式下的风险（如锂枝晶沿晶界生长、硫化物遇水产气）仍待克服。
而锂金属负极，无论搭配何种电解质，都必须直面锂枝晶生长、体积膨胀和循环寿命衰减的核心挑战，尽管已有诸多创新的解决方案正在涌现。
此时，来自应用端的需求成为了重要的“催化剂”和“试金石”。以eVTOL为代表的新兴领域，对400Wh/kg以上能量密度的需求近乎“刚需”，它们不太可能完全按照预设的“固态路线图”按部就班地等待。
市场的迫切需求，正驱动着那些能够更快提供高能量密度解决方案的技术（哪怕并非“全固态”）加速成熟和验证，正如锂金属电池在航空领域的快速导入。
这就引出了一个关键问题：当前产业对硫化物等固态电解质的高度关注，是否形成了一种路径依赖？
当“全固态”被预设为唯一的“终局”时，是否可能低估了那些通过先进液态电解质、固液混合体系、甚至“无负极”设计来驯服锂金属的技术路径的潜力？
毕竟，实验室中高安全、高性能的非固态电解液方案层出不穷，而超薄锂金属负极的规模化制造难题，也正通过多种工艺创新（包括绕开超薄锂箔的“无负极”思路）寻求突破。
回顾锂电池的发展历程，更能体会到技术路径的非线性特征。锂金属电池的概念远非近几年的新潮事物，恰恰相反，它位于锂电池技术的原点——历史上第一个可充电锂电池的原型，正是以金属锂作为负极材料构建的。
早在上世纪70年代，围绕锂金属负极的科学研究就已经展开。然而，难以抑制的锂枝晶生长带来严重的安全隐患，金属锂与电解液之间剧烈的、不可逆的副反应大大缩短了电池的循环寿命，以上在彼时看来难以逾越的技术鸿沟，使得锂金属电池在随后的几十年里，很大程度上被“雪藏”于实验室，而安全性相对更高、循环性能更好的石墨负极锂离子电池则走向了大规模商业化。
如今锂金属电池迎来“文艺复兴”，并非简单的历史重复，而是建立在材料科学、电化学理论、精密制造工艺长足进步的基础之上。
当年束缚其发展的关键瓶颈——安全性与循环寿命，正被新一代的电解质工程（无论是高浓度/局部高浓度电解液、固液混合体系还是固态电解质）、界面调控技术（如人工SEI膜、原位保护层）以及负极结构设计（如三维骨架、无负极理念）等手段逐步攻克。
从这个角度看，当前对锂金属电池的再次开发，也可以看做一次基于“第一性原理”（追求最高理论能量密度）的价值回归，是技术螺旋式上升的体现，而非简单的线性迭代。 通往>500Wh/kg的“罗马”，可能确实条条大路。
关键在于，哪条路能在满足特定场景（如航空、汽车、消费电子）需求的前提下，更快、更安全、更经济地抵达。产业的未来，或许并不在于寻找唯一的“共识”，而在于拥抱多元探索带来的更多可能性，并保持战略上的灵活性与前瞻性。