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在不久前舉行的2026裝備強國論壇上，中國工程院院士、寧德時代（300750）首席科學(xué)家吳凱拋出了一條重磅信息：電池技術(shù)持續(xù)多元化發(fā)展，鈉離子電池今年有望大規(guī)模量產(chǎn)；2027年固態(tài)電池有望進入小批量生產(chǎn)階段。展望下一步，鋰空氣電池將成為寧德時代的未來布局方向。
吳凱表示，鋰空氣電池是一種用鋰作為負極，以空氣中的氧氣作為正極反應(yīng)物的電池，具有超高的理論能量密度，將是全球下一代電池競爭的焦點。
鋰空氣電池究竟能帶來怎樣的顛覆？
首先是供應(yīng)鏈層面的革命。據(jù)公開資料，鋰空氣電池的正極不再需要鎳、鈷、錳等稀缺金屬——原材料完全可以從空氣中獲取。這意味著供應(yīng)鏈風(fēng)險大幅降低，長期成本優(yōu)勢也顯而易見。
更令人震撼的，是它的能量密度：理論值高達3500Wh/kg，相當(dāng)于現(xiàn)有鋰電池的5到10倍。
不妨做個對比。主流液態(tài)鋰電池經(jīng)過數(shù)十年技術(shù)迭代，能量密度天花板被鎖定在約350Wh/kg。以寧德時代為例，其最新發(fā)布的第三代麒麟電池電芯能量密度為280Wh/kg，而麒麟凝聚態(tài)電池已逼近極限，達到350Wh/kg。
再往上走，全固態(tài)電池的理論能量密度為700Wh/kg，鋰硫電池為2600Wh/kg，而鋰空氣電池直接躍升至3500Wh/kg。
鋰空氣電池技術(shù)分類及示意圖 圖片來源：《Batteries》
鋰空氣電池為何能實現(xiàn)如此驚人的能量密度躍升？根本原因在于，它徹底改寫了電池的結(jié)構(gòu)邏輯。
傳統(tǒng)電池的正極材料需要預(yù)先“裝進”電池內(nèi)部，而鋰空氣電池則大膽地將正極“開放”給環(huán)境，用金屬鋰作負極，空氣中的氧氣作正極。正因如此，它也被形象地稱為“可呼吸電池”。
將最輕的金屬負極（鋰）與來自空氣的最輕反應(yīng)物（氧氣）相結(jié)合，讓鋰空氣電池在理論上實現(xiàn)了近乎極限的輕量化與高儲能。
然而，理論上的巨大優(yōu)勢，并不等同于商業(yè)化的坦途。過去十年，盡管研究者開發(fā)出各種高效催化劑、優(yōu)化電極結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定電解質(zhì)體系，使鋰空氣電池的性能有了顯著提升，但必須承認，從實驗室走向商用的道路，遠比從液態(tài)鋰電池過渡到固態(tài)電池更加漫長和艱難。
循環(huán)壽命短、環(huán)境適應(yīng)性差、電解液穩(wěn)定性不足、鋰金屬負極不穩(wěn)定、充電效率低……每一項都是橫亙在鋰空氣電池從實驗室走向商業(yè)化的硬骨頭。
根據(jù)當(dāng)前的研發(fā)進展，預(yù)計未來5-10年鋰空氣電池有望在特種場景中實現(xiàn)小規(guī)模應(yīng)用；而要走向大規(guī)模商業(yè)化，恐怕還需要更長的時間。
在實驗室層面，2025年美國阿貢國家實驗室與伊利諾伊理工大學(xué)聯(lián)合研發(fā)的鋰空氣電池樣品，已實現(xiàn)1200Wh/kg的能量密度，是目前主流商用鋰電池的4倍左右，循環(huán)次數(shù)突破1000次。
在企業(yè)層面，IBM、Air Energy、Solid Energies、PolyPlus Battery Company、豐田、三星等都在力爭將鋰空氣電池推向?qū)嵱没?/p>
據(jù)吳凱透露，遠期（10年+），寧德時代將集中資源攻堅鋰空氣電池，目前已在實驗室取得階段性突破——實現(xiàn)500次循環(huán)壽命，能量密度突破1000Wh/kg，為商業(yè)化落地奠定基礎(chǔ)。
在政策層面，工信部自2015年《中國制造2025》規(guī)劃起，便將金屬空氣電池列為下一代電池技術(shù)重點研發(fā)方向。2016年，科技部國家重點研發(fā)計劃新能源汽車重點專項就將鋰空氣電池納入立項，在超高能量密度鋰空氣電池技術(shù)研究方面取得了重要進展。
此外，還有《促進汽車動力電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動方案》《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》等一系列政策文件持續(xù)加碼，明確支持金屬空氣電池在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用。
十年前（2016年），中科院物理所研究員李泓曾提到，未來電池技術(shù)發(fā)展大抵經(jīng)歷三個階段，首先是第三代鋰離子電池，之后是固態(tài)鋰電池，終極目標可能是固態(tài)鋰空氣電池。
時至今日，鋰離子電池已高度成熟，并在全球能源轉(zhuǎn)型中占據(jù)核心地位，固態(tài)電池正在開啟“小批量量產(chǎn)”和“工程化驗證”的關(guān)鍵窗口期。而更遠期的鋰空氣電池，則仍大多停留在實驗室的前沿探索階段，整體定位依然是“研發(fā)儲備、戰(zhàn)略布局”。
不只鋰空氣電池，鈉-空氣、鎂-空氣、鋁-空氣等金屬空氣電池體系也在不斷突破，讓電池技術(shù)的未來路徑更加多元且充滿想象。
如今，電池技術(shù)研發(fā)正百花齊放，十年后的動力電池，究竟會是什么模樣？
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