为深入贯彻落实深圳市产业规划部署，助力战略性新兴产业集群和未来产业发展，鲲鹏资本聚焦新一代信息技术、新能源新材料等领域，对产业动态进行追踪简析，特推出《鲲鹏观察》专栏。今天发布第4期《锂金属电池分析》。
一、锂金属：高比能电池的理想基石
金属锂凭借其独特的物理化学性质，成为下一代高能量密度电池的首选负极材料。在此前的文章中，我们分析过同为负极材料的硅基负极，十倍于传统石墨负极的理论容量，使其成为当前负极材料市场中的重要组成；而金属锂负极作为固态电池负极材料的另一条路线，具有如下优势：
高比容量：金属锂的比容量高达3861mAh/g，是传统石墨负极（372mAh/g）的10倍以上；
最低的反应电位：相较于标准氢电极，金属锂的反应电位为-3.04V，能够提高电池的工作电压；
能量密度高：金属锂极低的电极电位能够提高电池的工作电压，显著提升电池能量密度到约500 Wh·kg-1。
图1-1锂金属电池组分及软包结构图
图1-2高比能锂金属电池演变图
二、锂金属电池的技术架构与制造挑战
1. 锂箔制备工艺的技术分化
锂金属制造通常包括“自上而下”和“自下而上”两种路径。自上而下法通过冷挤压工艺将约100μm厚的锂金属片加工成更薄的箔材料，优势为工艺简单；自下而上法以电镀和蒸发技术为代表，可以低成本制备超薄锂箔。目前而言，以经济可行的方式生产薄且均匀锂箔的技术，仍被视为实现锂金属电池（LMBs）产业化的关键前提。
2. 产业化落地的核心挑战
目前在技术上，锂金属负极应用最主要的限制是锂枝晶和体积变化问题，高度活泼的锂原子在固体电解质界面的不规则电积淀，会形成枝状锂结晶，导致电池失效；此外，锂金属在嵌制过程中体积变化率较大，易生成“死锂”。
图2 锂金属电池制造面临的问题
三、技术破局：应对锂枝晶问题的多种解决方案
1. 固态电解质的探索
固态电解质具有较高的机械强度和锂离子（Li+）迁移数，成为解决锂金属负极问题的可行方案。采用全固态电解质还可以规避液态电解液存在的泄漏、易燃和化学稳定性低等弊端。
图3 全固态金属锂电池中金属锂负极-固态电解质界面的静态问题及动态问题示意图
2. 多维度协同优化
除固态电解质外，还有几种在锂离子电池中通用的解决方法：
（1）引入人工保护层，例如亲锂涂层以及纳米孔隙/孔道涂层，亲锂涂层可降低锂沉积过电势；纳米孔道涂层可引导锂均匀沉积。
（2）加入高浓度含氟添加剂（如LiPF6、(C2H5)4NF(HF)4），可在锂箔表面形成稠密且均一的LiF/Li2O双分子层。
（3）锂与硅、锡、锌、钴、铟等金属形成LixM合金，在表面构筑人工固态电解质界面。
四、行业探索与展望
金属锂电池材料顺应新能源产业升级的时代潮流，其产业化进程正逐渐推进。当前，负极锂金属电池产品已成功应用于新能源汽车、航空航天等领域，固态电池行业的众多企业均展现出对锂金属负极技术的深度探索与前瞻布局。
五、结语
对锂金属的每一步探索，都构筑着新能源领域的前瞻布局可能性。未来，鲲鹏资本将持续聚焦锂金属电池等新能源新材料领域，支持企业的新技术研发与产业落地，助力产业链上下游共绘新图景。
资料来源：德勤、GGII、EVTank、贝特瑞官网
撰稿人：高增强
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