圆桌｜电解质固态或液态不重要，锂金属负极才是电池终极方向？

12月14日，锂金属电池开发者及制造商麻省固能新能源科技有限公司（前身为SolidEnergy Systems，以下简称“SES”）举办了第二届SES Battery World活动。在圆桌活动环节，SES创始人胡启朝表示，未来电池的终极目标并不是在电解液上实现固态，而是在电池负极成功使用锂金属。

不过，当天参与讨论的来自本田汽车和现代汽车的技术专家仍然表示，锂金属电池未来能否成功商业化，电解质是液态还是固态仍然至关重要。

而本田汽车技术研究院先进技术中心资深工程师Yoshiya Joshua Fujiwara进一步透露，目前本田对于全固态锂金属电池和液态电解质锂金属电池两种技术都展开了研究。

通常认为，要想将现有的动力电池能量密度提升一个量级，电池负极使用金属锂是必然选择。锂金属作为负极，理论容量3860 mAh/g，约为石墨的10倍，与现有锂离子电池正极体系搭配，电池能量密度可轻松达到400Wh/kg以上。

去年，SES发布了Apollo大型锂金属电芯，容量为107Ah，能量密度为 417Wh/kg，成为当时全球容量最大的锂金属电池电芯。今年的活动上，SES还公布了目前公司三款锂金属电池电芯的数据，其中102.8Ah的电芯在低功率（C/10）、室温25摄氏度的条件下，能量密度能够达到383 Wh/kg。

在初成立时，SES本计划是研发生产全固态锂金属电池，但全固态锂金属电池商业化实现确实有不小的难度。据胡启朝介绍，目前SES采用的高浓度电解液选用了特殊材料，包括特殊的盐、溶剂，是流动态的，专门为锂金属负极设计。

在胡启朝看来，这一方案是目前进展最快的锂金属电池技术解决方案，既能实现电池能量密度的大幅提升，同时还能够较大程度沿用现有液态电解质锂离子电池的工艺和设备，具有较好的可制造性，以此实现成本可控。

不过，在此前一些业内人士看来，在影响锂金属电池关键电化学性能的各种组分中，电解质的地位显著，因为它控制着固-电解质间相(SEI)的特性和锂沉积形态，与充放电可逆性密切相关。基于其对界面性能的影响，电解质是液态还是固态，对锂金属负极电池实际的能量密度、库伦效应、循环寿命等仍然有不同的影响。

例如液体(非水)电解质具有高离子电导率，同时电极与隔膜表面之间具有优异的润湿性。其中，醚基电解质因其对锂金属存在还原稳定性而被广泛采用。然而，这些电解质抗氧化的稳定性差，极大限制了它们在高压正极的应用。

而固态电解质的优势在于，利用其高模量，能够更有效抑制锂枝晶生长，从而更加安全，但其缺点也很明显。近年来，研究者对以固体氧化物、固体硫化物、固体聚合物和有机-无机混合电解质为代表的不同类型固态电解质进行了研究，尽管尝试了许多不同的改性方法，来增强固态电解质的离子导电性，但固态电解质诸如电极-电解质接触不足导致更大的界面电阻、适应体积变化的能力差以及电极粒子的润湿问题等，仍然阻碍着固态锂金属电池的性能，从而妨碍了它们的商业化。

在此次圆桌讨论中，现代汽车先进电池开发部全球研发专家Yongjun Jang表示，液态电解质锂金属电池和固态锂金属电池的最终目标都是负极使用锂金属，但确保电池寿命的方法不同。使用液态电解质的锂金属电池，必须通过稳定的氧化还原反应，阻止电解液和界面处的锂金属负极损耗过快。另一方面，对于全固态锂金属电池而言，要保持固态电解质和锂金属连续而又紧密的接触，并防止因形成锂枝晶而造成电池短路。

“不同的电解质是决定高能量密度电池能否拥有长寿命的重要因素。与小容量电池相比，电解质对大容量电池更为敏感和重要。只有解决了这个问题，新电池才有可能商业化。”Yongjun Jang说。

本田汽车技术研究院先进技术中心资深工程师Yoshiya Joshua Fujiwara介绍，目前本田对于全固态锂金属电池和液态电解质锂金属电池都展开了研究。目前还不清楚哪一种成本更低，液态电解质锂金属电池与锂离子电池的制造工艺相似，而固态电池的制造工艺是全新的，两种不同的技术路线本田都在尝试。哪一种能够更早地实现商业化目前来看也比较难说。

据了解，今年4月，本田宣布将打造全固态电池示范生产线，投资430亿日元（约合人民币21.8亿元），计划于2024年春季启动。

尽管两家车企对不同电解质路线的锂金属电池看法不一，但仍然都表现出了对SES公司目前选用的高浓度液态电解液锂金属电池的兴趣。Yoshiya Joshua Fujiwara在讨论中称，“高能量密度的锂金属负极是实现低成本电池技术的关键。我们要考虑生产效率、可靠性，最终希望能够降低电动汽车的价格。”

据了解，SES的创始人胡启朝在2007年获得麻省理工大学物理学学士学位，2012年获得哈佛大学应用物理学博士学位，同年创立SES。去年7月，SES与艾芬豪资本收购公司合并，今年2月，SES在纽交所正式完成上市。

目前SES不仅吸引了包括通用、现代、吉利、上汽等国内外车企的战略投资，还成为全球唯一一家和车企签订A样品合作开发协议的锂金属电池企业。

今年3月，SES与通用汽车签订全球首个车用锂金属电池A样品的合作协议，5月，又与现代汽车签署了全球第二个A样品合作协议。据介绍，明年SES将会有锂金属电池B样品推出。目前，SES在上海嘉定的锂金属电池超级工厂也正在建设中。