全球下一代动力电池技术的研发和商业化应用，又往前迈进一大步。

  2023年12月13日，全球领先的高性能锂金属电池开发商SES AI Corporation（NYSE: SES，以下简称SES）在第三届Battery World上宣布，与一家车企正式签署锂金属电池B样品协议。

  该协议也是在锂金属电池领域，全球首次进入B样品阶段，是锂金属电池在商业化进程中的一个重要里程碑，对于未来交通的电动化转型具有重要意义。

  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3860mAh/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。

  SES方面对澎湃新闻记者表示，在签署协议后，通常在1—2年内完成电池B样品送样。

  去年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。

  “相较于侧重于证明电池材料体系的A样品阶段，B样品更关注于电池电芯设计。而在B样品后，还有C样、D样，最后电池实现量产装车。”SES方面对澎湃新闻记者介绍说。

  在今年的活动中，SES照例公布了最新的数据报告。报告聚焦100Ah锂金属电芯测试数据，显示了电芯在从4Ah到50Ah再到100Ah的放大过程中，能量密度和性能保持了较好的一致性，尤其在低温和高功率条件下拥有出色性能。

  其中105.8Ah的电芯在低功率（C/10）、室温25摄氏度的条件下，质量能量密度能够达到399Wh/kg，体积能量密度能够做到862Wh/L，电池循环次数仍然在测试中。

  安全方面，100Ah锂金属电芯通过了第三方测试机构的过充、针刺、外短路和热稳定测试，并获得UN38.3认证，标志着SES在高能量密度电芯的安全方面更进一步。

  电池过充安全测试

  电池外短路安全测试

  “安全是质量的首要条件。随着我们生产的大容量电芯越来越多，我们也在执行越来越严格的生产质量标准，以确保锂金属电池的安全。通过收集电池全生命周期的数据，我们训练人工智能安全软件 Avatar，使其对大容量锂金属电池健康状况的预测准确率已经从去年的 60% 提高到今年的 92%。” SES创始人兼CEO胡启朝表示。

  据介绍，SES成立于2012年，是一家综合性的锂金属电池制造商，在材料、电芯、模组、基于人工智能学习的电池安全算法和电池回收再利用方面拥有强大实力。SES的前身为 SolidEnergy Systems，总部位于波士顿，在上海嘉定和首尔各有一处工程制造中心。

  2021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。目前SES吸引了包括通用、现代、吉利、上汽等国内外车企的战略投资。

  锂金属电池的商业化难点

  据介绍，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。

  不过，现代汽车先进电池开发部全球研发专家Yongjun Jang此前却表示，“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。

  在Yongjun Jang看来，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。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。

  在2023年世界动力电池大会上，宁德时代首席科学家吴凯也表示，相对于液态电解质，固态电解质更适合与金属锂结合。

  不论如何，目前来看，锂金属电池可视作下一代动力电池的重要分支。据了解，除了SES，目前全球布局锂金属电池路线的企业还有宁德时代、LG新能源等。

  其中，宁德时代已经基于界面力学增强技术和双向导通网络技术构建了长寿命全固态锂金属电池。其中，通过界面力学增强技术抑制了锂金属枝晶，使得锂金属临界电流密度领先业内；双向导通网络技术提升了固固界面稳定性，全固态电池3C倍率循环能够达到6000次。

  而韩国LG新能源也一直在开发高体积能量密度的锂金属电池。电池体积密度能够达到约1000Wh/L，采用薄锂金属负极。此前LG新能源副总裁孙权男介绍，“为了提高耐久性和循环寿命，我们一直在通过开发稳定的电解质、保护层和先进的材料来提高锂金属负极的可逆性。这种锂金属电池将适用于高续航里程的电动车和机器人，它们需要在有限的体积内获得更高的能量。”

  加速锂金属电池商业化，城市空中交通也是发力点

  作为一家初创电池企业，为了推动锂金属电池更快地商业化，SES也将目光投向了电池材料和人工智能，并将产品的应用场景拓展到了航空领域。

  在SES看来，用于材料研发的深度学习在基础研究领域正在发挥越来越重要的作用。为了加快新材料的发现，SES正在搭建基于机器的深度学习平台，使用图形神经网络模型分析化学结构，从而发现适合锂金属化学体系的新结构。而公司正在波士顿总部修建的全新的电解液研发中心今后将成为合成和测试新电解液溶剂分子的重要基地。

  商业化应用方面，SES将继续推进与车企的合作，并在软包电池外，为后者提供方壳电池的选择，满足其对电芯的多元化需求。此外，SES还将回归城市空中交通（Urban Air Mobility）领域，助力UAM市场的快速发展。

  值得一提的是，就在今年10月国家工信部等四部门联合发布的我国工业和信息化部等四部门印发《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》中，提出要突破高能量密度锂电池等关键技术。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，500Wh/kg级产品小规模验证。

  据SES方面此前介绍，公司的锂金属电池也正在使用国内eVTOL主机厂峰飞航空的产品进行测试，而SES在上海的部分电池产线也计划专门用于eVTOL电池的生产。

  在胡启朝看来，“锂金属化学体系在目前电池的材料体系中拥有最高的质量能量密度，对于空中的应用场景非常适合。在C/3充电和飞行的放电条件下，锂金属电池的循环寿命已经可以达到1500圈。”

  “30年前，索尼推出第一款商用锂离子电池，改变了消费电子品行业。我们希望锂金属电池的商业化会彻底改变城市空中交通的发展。”胡启朝说。

（文章来源：澎湃新闻）