近日，寧德時代（300750）宣布，其21C創(chuàng)新實驗室歐陽楚英、王瀚森團隊在鋰金屬電池領(lǐng)域取得革命性進(jìn)展，相關(guān)成果發(fā)表于國際頂級期刊《自然·納米技術(shù)》。該研究首次量化了鋰金屬電池失效的核心機制，通過電解液配方創(chuàng)新，將電池循環(huán)壽命提升至483次，能量密度突破500Wh/kg，為電動航空和超長續(xù)航電動汽車的商業(yè)化鋪平道路。
傳統(tǒng)鋰金屬電池因能量密度高但循環(huán)壽命短，被視為“實驗室神話”。寧德時代團隊通過獨創(chuàng)的動態(tài)追蹤技術(shù)，首次揭示了電池失效的核心原因：??電解液鹽（LiFSI）在循環(huán)中消耗量高達(dá)71%??，遠(yuǎn)超學(xué)界此前預(yù)期的30%-40%。這一發(fā)現(xiàn)顛覆了“死鋰堆積導(dǎo)致短路”的傳統(tǒng)認(rèn)知，證實鋰鹽分解才是壽命衰減的主因。研究團隊進(jìn)一步通過XPS和GC-MS分析，量化了活性鋰、LiFSI及溶劑的動態(tài)演化路徑，將電池從“黑箱”變?yōu)?ldquo;白箱”。
基于鹽耗機制，寧德時代提出??“高鹽濃度+低粘度稀釋劑”雙軌策略??：提升LiFSI質(zhì)量分?jǐn)?shù)至臨界值，形成富無機物SEI層抑制副反應(yīng)；引入氟代醚類稀釋劑降低電解液粘度至3.3 mPa·s，同時保持離子電導(dǎo)率提升40%。優(yōu)化后的電解液使原型電池在25℃下實現(xiàn)??483次循環(huán)（容量保持率80%）??，能量密度達(dá)500Wh/kg，較當(dāng)前三元鋰電池（200-300Wh/kg）翻倍。團隊表示，該設(shè)計邏輯可進(jìn)一步支持能量密度突破600Wh/kg，滿足電動航空萬億美元市場需求。
寧德時代研發(fā)聯(lián)合總裁、21C實驗室常務(wù)副主任歐陽楚英表示：“我們看到了一個寶貴的機會，將學(xué)術(shù)研究與商業(yè)化電芯應(yīng)用之間的差距填平。研究結(jié)果表明，LiFSI鹽的消耗以及整體鹽濃度，是決定電池壽命的關(guān)鍵因素。”該研究由寧德時代21C實驗室主導(dǎo)，2024年研發(fā)投入達(dá)186億元，專利申請量連續(xù)5年全球第一。此次成果標(biāo)志著中國從“電池制造”向“基礎(chǔ)科學(xué)引領(lǐng)”的跨越。
此次技術(shù)突破直擊行業(yè)痛點：現(xiàn)有電池能量密度普遍低于400Wh/kg，續(xù)航不足1000公里。寧德時代方案將航程提升60%，支持全電動飛機商業(yè)化；同時使電動汽車?yán)m(xù)航突破1200公里，且循環(huán)壽命較傳統(tǒng)方案翻倍，解決“續(xù)航與壽命不可兼得”難題。高離子電導(dǎo)率還支持5C快充，5分鐘充電至80%，消除鋰枝晶風(fēng)險。
全球競爭格局因此改寫。美國QuantumScape固態(tài)電池循環(huán)壽命僅800次但能量密度受限，日本豐田硫化物固態(tài)電池量產(chǎn)成本居高不下，而寧德時代液態(tài)電解液體系成本更低、3年內(nèi)可落地。行業(yè)分析指出，寧德時代主導(dǎo)制定鋰金屬電池電解液損耗檢測國際標(biāo)準(zhǔn)，搶占技術(shù)話語權(quán)，預(yù)計2026年推動裝車測試后，將加速電動航空與超長續(xù)航車商業(yè)化進(jìn)程。