中国粉体网讯 近期，2022全国大众创业万众创新活动周系列活动之“锂金属电池创新技术论坛”在合肥举办，盟维科技位于合肥经开区的锂金属电池自动化制造线及z21创新实验室正式启用。
这是中国乃至全球首创的自动化锂金属电池制造专用产线，也是以盟维科技为代表的，我国自主研发新一代动力电池技术企业在规模化量产的又一重大进展。意味着我国在500Wh/kg高端能量型动力电池产品的批量交付能力已居于全球领先位置，实现了锂金属电池从实验室阶段（TRL3）到产品批量交付阶段（TRL6-8）的突破。
（来源：财讯网）
关于盟维科技
安徽盟维新能源科技有限公司成立于2018年，是中国新一代高能量密度电池的创新代表。公司持续专注于新体系锂金属电池创新开发，由来自中国清华大学、中国科学技术大学、中国科学院、美国斯坦福大学、日本早稻田大学等海内外知名院校及标杆企业的科技人才和产业精英创办。以先进设计理念融合产品开发，在锂电池正负极材料设计、电解液优化、隔膜修饰、电芯制造及智能自动化生产等相关领域拥有多项具有国际竞争力的技术，与中国、日本、德国等国内外电动航空、新能源汽车领域标杆企业建立合作关系，提供产品服务及技术支持。
自成立以来，盟维科技以电动航空实际应用需求为起点，从材料、工艺、结构等多维度持续创新，研发了以金属锂为负极的高能量密度电池，成为全球首个突破锂金属电池技术瓶颈，批量交付500Wh/kg高能量密度、高安全性新体系动力电池的研发与制造硬科技企业，成功入选“2021中国隐形独角兽500强”。
（来源：中科创星）
针对不同应用场景的工况需求，盟维科技采用功能化电解液有效解决体系的关键安全问题，充分的验证其极限能量密度，设计开发了包括Metary®️E、P等能量型、功率型锂金属电池产品。2020年，该公司450Wh/kg能量密度的锂金属电池在安徽实现量产；同一时间，其技术团队实现对能量密度550Wh/kg的突破。
目前，公司生产的新型锂金属电池主要被国内外高空长航时飞行器厂商所采用。例如，其针对电动航空实际应用需求所设计研发的METARY系列高能量密度产品，采用纯金属锂带作为负极替代目前锂离子电池普遍使用的石墨材料，正极采用高镍三元材料，容量范围为10~50Ah之间，质量能量密度350~550Wh/kg；在80%的容量保持率条件下，循环寿命突破400圈；可通过高低温、针刺、短路、过充、过放和冲击等国际标准滥用测试。2020年，其已向国内外高空长航时飞行器领域客户批量提供锂金属电池产品。
盟维科技锂金属电池产品（来源：合肥市人民政府发布）
关于锂金属电池
锂金属电池的研究起源于20世纪50年代，但是由于初期开发过程中出现较多的安全问题而被搁置，直到近些年新能源电动汽车等领域，对电池能量密度的需求不断提升，锂金属电池又重新回到人们的视野。
锂金属具有极高的理论比容量（3860mAh/g）、低密度（0.59g/cm3）和极低的负电化学电位（-3.040V vs SHE），与高电压嵌锂材料或高容量硫正极、氧正极等匹配具有较高的理论能量密度。
然而锂金属过于活泼，易与电解液反应，生成的锂枝晶甚至会刺穿隔膜导致电池短路。易燃有机液体电解液在过充、过放、热冲击、短路等不良工况下会导致锂电池胀气鼓包，甚至燃烧，带来严重的安全隐患。同时由于金属锂的高反应活性进而引发的界面不稳定性，导致金属锂负极的库仑效率较低，电池的循环寿命缩短，限制了锂金属电池的实际应用。
锂金属负极的三种失效机制及两种主要解决方案（来源：姚诗言等，《高性能锂金属电池负极结构设计及界面强化研究进展》）
为了解决这些问题，研究者们对锂金属负极的失效机制，特别是锂枝晶的生长机制进行了深入研究，提出了Chazalviel-Brissot模型、Yamaki模型和静电屏蔽模型等枝晶生长模型，并在此基础上通过设计3D集流体、表面改性集流体以及构筑原位或人工SEI膜的方式对锂金属负极进行优化，且取得了一定成果。
同时，科研人员在电解质和隔膜等方面也进行了广泛而深入的研究，提出了高浓度电解质、固态电解质、功能隔膜等多种提高锂金属电池性能的手段。尤其在固态电解质方面，固态锂金属电池是极具前景的下一代高能量密度电池，在世界范围内获得了广泛研究和投入，Quantum Scape关于此方面的研究还入选了MIT Technology Review 2021“全球十大突破性技术”。
（来源：MIT Technology Review）
在国家政策和科技项目的支持下，我国在固态锂金属电池研究方面建立起了从原子、分子，到材料，再到器件的多尺度的认识，并在应用示范上取得了一些实际经验，为固态锂金属电池的研究和推广奠定了坚实的基础。
总结与展望
长期以来，“续航焦虑”是制约新能源电池产业发展的一大痛点。近年来，重量更轻、能量更高、续航时间更长的锂金属电池开始被业界视为突破这一困境的下一代动力电池技术。相较于其他负极技术路线，锂金属负极电池能量密度高，能够解决不同应用场景下的特殊能量需求，未来有望替代锂离子电池，如此其也成为新能源赛道“玩家”相争的新高地。
当下锂金属电池行业仍处于发展的早期阶段，参照技术就绪度（TRL1-9）标准而言，由于金属锂负极的活性极强，使得其安全性存在着更高的挑战，在相当长的一段时间里，全球对锂金属电池技术的研发都停留在实验室阶段（TRL3）；近几年，全球范围内为数不多的几家前瞻性科技企业实现了在该领域的率先布局，逐步将锂金属电池技术推进到TRL4试验和验证阶段，部分公司达到了TRL5标准。
我国锂电行业经过多年发展，整体态势优势已较为明显，近年来 在国家宏观政策的引导下，新能源产业配套完善，先进技术创新成果层出不穷。以锂金属电池技术为例，我国在实验室级的科学研究与国外已不相伯仲，同时得益于国家政策支持和完善的产业链配套，其产业化应用进程甚至更具优势，更是涌现出盟维科技等的产业化先锋企业。虽然，盟维科技的锂金属电池目前尚只在中短途商用电动航空中得到应用，但随着锂金属电池在航空应用中的逐步成熟，未来锂金属电池对于新能源汽车产业的推动作用也值得期待。
参考资料：
1、财讯网，《全球首创锂金属电池自动化产线落地安徽》
2、每日经济新闻，《盟维科技聚焦锂金属电池研发》
3、中科创星，《「盟维科技」、「本源量子」等硬科技企业入选中国隐形独角兽500强！》
4、姚诗言等，《高性能锂金属电池负极结构设计及界面强化研究进展》
5、朱晓琪等，《锂金属电池中复合固态电解质与负极界面的研究进展》
6、张强，《MIT Technology Review 2021年“十大突破性技术”解读》
（中国粉体网编辑整理/长安）
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