無負(fù)極鋰金屬電池：迎來行業(yè)首個(gè)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

2024年10月8日，中關(guān)村標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)正式公布了電池行業(yè)首個(gè)無負(fù)極鋰金屬電池團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)由中關(guān)村標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)技術(shù)委員會(huì)提出并歸口，由金羽新能、北京大學(xué)、南方科技大學(xué)、中電投融和新能源、華能清潔能源研究院等單位聯(lián)合起草。

據(jù)介紹，該標(biāo)準(zhǔn)對無負(fù)極鋰金屬電池及電池組的術(shù)語與定義、測試條件、電性能要求、電氣安全要求、環(huán)境安全要求、測試方法、質(zhì)量評定、標(biāo)識、包裝、運(yùn)輸與儲(chǔ)存等內(nèi)容進(jìn)行了規(guī)范性定義。標(biāo)準(zhǔn)的出臺填補(bǔ)了電池行業(yè)在無負(fù)極鋰金屬電池管理標(biāo)準(zhǔn)上的空白，發(fā)揮了企業(yè)、高校在行業(yè)中的示范作用，有助于加強(qiáng)無負(fù)極電池這一新興品類的監(jiān)管和規(guī)范水平、推動(dòng)電池行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

什么是無負(fù)極鋰金屬電池？

無負(fù)極鋰金屬電池是一種新型的電池技術(shù)，相對于傳統(tǒng)鋰離子電池，其設(shè)計(jì)旨在提高能量密度和電池性能。在這種電池中，鋰金屬在充電過程中會(huì)沉積在陽極上，而在放電過程中會(huì)被消耗掉。

具體來說，鋰的來源可以分為以下幾個(gè)方面：

①電解質(zhì)中的鋰離子：在無負(fù)極鋰金屬電池中，電解質(zhì)中含有鋰鹽（如LiPF₆、LiBF₄等），這些鹽在溶解于溶劑中后會(huì)釋放出鋰離子。在電池充電過程中，鋰離子會(huì)在負(fù)極（通常是銅箔）上沉積，形成鋰金屬層。

②正極材料中的鋰：電池的正極通常是由鋰化合物（如LiCoO₂、LiFePO₄等）構(gòu)成，這些材料在充放電過程中會(huì)釋放和吸收鋰離子。在放電過程中，鋰離子從正極材料中脫出，通過電解質(zhì)移動(dòng)到負(fù)極，并在負(fù)極上沉積形成鋰金屬層。

在充電過程中，鋰離子在負(fù)極銅集流體表面與電子結(jié)合，沉積一層鋰金屬；在放電過程中，沉積在負(fù)極銅集流體上的鋰金屬發(fā)生溶解，重新回到正極當(dāng)中，如此反復(fù)。

無負(fù)極鋰金屬電池好在哪？

M. Stanley Whittingham在20世紀(jì)70年代使用鋰金屬作為負(fù)極材料，但由于其容易形成枝晶而存在高安全風(fēng)險(xiǎn)，以及Akira Yoshino在1983年發(fā)現(xiàn)的嵌入式負(fù)極，鋰金屬負(fù)極的商業(yè)化失敗，碳基負(fù)極材料占據(jù)主導(dǎo)地位。

然而，隨著電動(dòng)汽車的高速發(fā)展，對更高功率密度和更快充電速度電池的需求急劇上升，而碳基負(fù)極材料很難進(jìn)一步突破。相比之下，無負(fù)極鋰金屬電池取消了金屬電池中的傳統(tǒng)負(fù)極組件，有望實(shí)現(xiàn)一種突破性的儲(chǔ)能方法。無負(fù)極鋰金屬電池與傳統(tǒng)的鋰金屬離子電池相比，具有實(shí)現(xiàn)顯著更高能量密度的前景，這種增加的能量密度可以轉(zhuǎn)化為更持久和更強(qiáng)大的能量存儲(chǔ)解決方案，適用于從消費(fèi)電子產(chǎn)品到電動(dòng)汽車的各種應(yīng)用。

此外，無負(fù)極簡化了電池結(jié)構(gòu)，潛在地降低了制造成本，并使這些電池在更大規(guī)模制造上更經(jīng)濟(jì)可行，最終不僅可以降低成本，還可以降低制造過程中的能耗，從而減少對環(huán)境的影響。

金羽新能無負(fù)極鋰金屬電池

作為此次標(biāo)準(zhǔn)的牽頭單位，金羽新能是工信部鋰離子電池安全標(biāo)準(zhǔn)工作組成員、鋰金屬電池行業(yè)總規(guī)范的制定者，國家十三五科技創(chuàng)新成就展參展企業(yè)。

金羽新能由北京大學(xué)等高校青年博士團(tuán)隊(duì)創(chuàng)立的科技創(chuàng)新企業(yè)，在固態(tài)電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，為國家“專精特新”小巨人企業(yè)、“科創(chuàng)中國”國家固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化協(xié)同創(chuàng)新基地，獲得國電投中電投融和資產(chǎn)、九智資本、北京大學(xué)科技成果轉(zhuǎn)化基金等多輪融資。

在無負(fù)極鋰金屬電池領(lǐng)域，今年1月份，金羽新能宣布，在一代鋰金屬電池產(chǎn)品交付客戶的基礎(chǔ)上，開發(fā)了二代無負(fù)極鋰金屬電池產(chǎn)品。代表型號容量為15Ah，質(zhì)量能量密度超過420Wh/kg，體積能量密度超過1100Wh/L。

2月18日，金羽新能宣布，公司在已交付首批次無人機(jī)用無負(fù)極電池商業(yè)訂單后，與歐洲某客戶持續(xù)開展無負(fù)極電池在新場景的應(yīng)用探索。經(jīng)過客戶持續(xù)測試，產(chǎn)品能量密度（>460Wh/Kg）、體積能量密度、循環(huán)穩(wěn)定性等均達(dá)到或超過預(yù)期。

8月16日，金羽新能還推出“無際”系列準(zhǔn)固態(tài)無負(fù)極電池。該系列電池通過無負(fù)極（無陽極）技術(shù)提高了安全性和可制造性，同時(shí)減少了生產(chǎn)工序和成本。這種技術(shù)還顯著降低了電池的體積和重量，提高了能量密度。此外，通過采用高強(qiáng)度一體化固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合隔膜和固液界面技術(shù)，電池的安全性能得到了提升。

參考來源：

《無負(fù)極鋰金屬電池及電池組》中關(guān)村標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布.金羽新能

Anode-free post-Li metal batteries.Mater. Horiz., 2024. (DOI:10.1039/d4mh00529e)

中關(guān)村標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)、金羽新能官網(wǎng)、官微、網(wǎng)絡(luò)公開信息等

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