一塊超充電池用來驅動汽車，一塊高能量電池用來給超充電池充電——這就是寧王的新王牌。

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1加1怎么大于2

低溫不掉電、碰撞要安全，再加上功率、能量密度、快充、循環壽命等六大項，基本是衡量電池性能的主要指標。然而，根據我們對動力電池產業的了解，這六個性能指標往往難以兼得。

電池頭部廠商寧德時代現在想把不同材料體系、技術構造的電池互相組合，變成互相取長補短的電池系統，來彌補沒有完美固態電池的遺憾。

比如我們曾多次介紹的鈉電池，它耐低溫，零下40度的溫度都不會有太多損耗，但能量密度遠低于三元鋰電池，那就把它們放在一起，誕生一個新的“雙核電池”；或者把超充電池和“無負極”電池組合在一起，補上超充電池的能量密度短板。

寧德時代希望用高能量的自生成負極電池彌補超充電池的短板

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“無負極”的高能量

組合可不可行先不說，這個無負極電池真的已經要上車了嗎？

所謂無負極電池，又稱為“自生成式負極電池”。傳統鋰電池主要由正極、負極、電解液和隔膜四部分組成，電池的能量密度主要取決于正負極材料，電解液和隔膜的作用在于確保鋰離子順利穿梭完成能量轉換，同時避免電池正負極短路。

而動力電池負極的主流選擇是石墨。傳統動力電池正極會使用金屬鋁箔作為集流體，負極用銅箔；銅箔上刷一層均勻的石墨層，就變成了負極。

集流體的命名來自于它的功能，它主要是用來收集電流的，讓電子在電池內部和外電路之間流動。

石墨很重要，它得承載接納正極過來的鋰離子；但自生成式負極電池顧名思義，就不需要石墨了，它只需要保留銅箔作為集流體即可。

這種電池充電時，鋰離子從正極脫出，到達負極集流體表面沉積為金屬鋰，形成臨時負極。到放電時，金屬鋰再轉化為離子返回正極。

簡單來說，金屬鋰的電荷存儲能力比石墨高了十倍有余，負極變成金屬鋰后，儲能能力會大幅提升。根據寧德時代數據，自生成式負極電池的體積能量密度可提升60%，重量能量密度可提升50%。

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負極背后的系統問題

但怎么讓負極上老老實實形成一塊平整的鋰金屬呢？

在講解固態電池時我們提到，鋰離子析出時會跟負極表面產生反應，形成鋰枝晶，影響電池性能和安全性。自生成式負極電池也會有鋰枝晶的苦惱。

集流體表面形成的鋰離子沉積并不平整

當金屬鋰要在負極表面形成負極時，由于集流體表面不一定平整、電流分布不均勻、電解液副反應等原因，還是可能形成坑坑洼洼的金屬鋰負極。那些凸起的部分就是鋰枝晶，還是會影響動力電池的循環性能。

最開始的想法是在集流體上先沉積一層鋰箔，由于金屬鋰的物理特性，它在之后的沉積過程中會老老實實地一層層均勻沉積，減少鋰枝晶的出現。

理論可行，但是產業界接受不了。

鋰金屬質地柔軟、延展性差，難以制成超薄且均勻的箔片。另外，鋰對于水氧敏感，容易發生事故，加工環境需要嚴格的控制，因而工藝流程十分繁瑣；加上鋰金屬價格本來就高，生產成本簡直是直線上升。

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安全性短板難以忽視

寧德時代的“自生成”方法就要安全得多。

根據分析，寧德時代在電池負極生產極片的階段確實只有集流體，沒有均勻沉積的鋰箔。當電池生產完成，要進行第一次充放電時，通過前期對涂層的優化、電流的控制等等系統性調節，讓鋰離子主動在負極沉積形成一層平整的鋰箔。

重點就是前期系統性的工程優化，并不是一點突破即可，而是要探究每個原材料以及他們的組合效果。

還有一個安全問題，如果電解質是固態的，負極用金屬鋰當然沒什么太大問題。但是這個自生成負極電池明顯用的還是電解液，怎么保證活潑的鋰金屬不出現副反應？不影響電池的循環壽命？

從已發布的資料來看，寧德時代用的是一種人造SEI膜（界面保護層）的方式，來保證安全性——當然不會是百分之百的安全。

自生成式負極電池技術犧牲最多的還是快充能力，而超充電池的峰值充電倍率可達12C（數字越高，充電速度越快），所以兩者被寧德時代湊在了一起。但是自生成負極技術雖然潛力巨大，但每一個環節都有挑戰，商業落地真的會這么順利嗎？

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編輯｜張毅

主編｜黎坤

總編輯｜吳新

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壹零社：用圖文、視頻記錄科技互聯網新鮮事、電商生活、云計算、ICT領域、消費電子，商業故事?！吨袊W》每周全文收錄；中國科技報刊100強；2021年微博百萬粉絲俱樂部成員；2022年抖音優質科技內容創作者