500Wh/kg电池竞速：锂金属电池挑战全固态共识？（上）

锂金属电池与硫化物全固态，谁执牛耳？

剑指500Wh/kg，下一代电池的技术竞赛已进入白热化阶段。当一条以硫化物为核心的全固态技术路线图被广泛视为产业“共识”时，其背后潜藏的安全性、界面工程等挑战也逐渐浮现。

本文（上篇）将深入剖析这条主流路线的规划蓝图与潜在裂痕，审视“共识”之下的技术与现实瓶颈。

2025年伊始，关于下一代动力电池的讨论似乎正被一种“共识”所引导。在中国，一项由顶尖科学家提出的、将硫化物固态电解质置于“锚点”地位的全固态电池技术路线图，为产业描绘了清晰的阶段性目标：

从2025年起步，逐步攻克硅基负极，最终在2030年后挑战锂金属负极，剑指500Wh/kg乃至更高的能量密度。这一规划因其明确性和权威性，迅速被市场解读为固态电池产业化方向的“定心丸”。

硫化物固态电解质因其接近甚至超越液态电解液的离子电导率，以及日韩企业的重点布局，被视为最有希望的候选者。集中力量攻克硫化物，也被赋予了防范技术颠覆风险的战略意义。

然而，就在行业似乎要沿着这条“权威”之路前行时，一些根本性的问题和另一条技术路径的快速进展，正在叩问这一“共识”的牢固性。

硫化物并非安全的万灵药，其在特定失效模式下的风险，以及与电极材料界面匹配的核心瓶颈依然存在。

更重要的是，以锂金属电池为代表的另一条技术路径，并未停留在实验室，其在能量密度、大容量电芯开发和实际应用验证上，正展现出极高的速度和潜力，悄然挑战着既定路线图的权威性。

这场关乎下一代电池技术主导权、影响万亿级电动汽车和新兴航空产业格局的竞赛，或许正面临着“条条大路通罗马”的现实，给产业投资和战略布局带来了新的变量和不确定性。

硫化物“共识”的形成与潜在裂痕

推动行业向硫化物固态电解质倾斜的，是中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在公开场合提出的详尽技术路线图。该蓝图以硫化物固态电解质为核心，规划了清晰的三步走战略：

2025至2027年，利用硫化物搭配石墨或低硅负极及三元正极，实现200-300Wh/kg的全固态电池；

2027至2030年，升级至高容量硅碳负极，冲击400Wh/kg和800Wh/L的能量密度；

2030年后，则将目光投向更高目标——500Wh/kg和1000Wh/L，核心在于攻克锂金属负极，并探索复合电解质及更高性能的正极材料（如高镍、富锂、硫基等）。

概括而言，该路线图在 2030 年前将重心放在 500Wh/kg 以下的电池技术突破，策略上侧重于负极材料的迭代（特别是硅碳负极），而基本维持三元正极体系；2030 年后再转向正极的革新。

这一时间表与全球主要国家计划在2030年前后实现500Wh/kg单体电芯的目标高度契合，市场也将此解读为产业找到了固态电池商业化的共识方向。

但深入探究，这一看似明晰的路径并非坦途。

首先是安全性的迷思。诚然，固态电解质在抑制传统热失控方面（如外部高温、碰撞引发）表现更优，因其不易发生剧烈的放热副反应。

然而，固态并非安全的绝对保证。一篇题为《固态电池比（液态）锂电池更安全吗》的论文指出，在因锂枝晶穿透隔膜/电解质导致的内短路场景下，电池释放的总热量与能量密度直接相关。

随着能量密度大幅提升，半固态乃至全固态电池在此类故障中的潜在温升，甚至可能超过传统液态锂电池。具体到硫化物体系，其与锂金属或水分接触时可能释放剧毒硫化氢气体，是其固有的安全风险点。

其次，性能的全面提升并非易事。硫化物电解质能否在实际应用中充分发挥其高离子电导率的优势，并兼顾优异的倍率性能和长循环寿命，很大程度上取决于其与正负极材料的“适配性”。

例如，当硫化物与硅碳负极搭配时，两者间的界面稳定性问题便凸显出来——硫化物容易被硅基材料还原分解，导致界面阻抗急剧升高，影响电池性能的发挥。

归根结底，无论是追求极致安全还是综合性能提升，都绕不开对锂枝晶生长机制的深刻理解和有效抑制。电解质的革新固然是关键环节，但并非唯一解。

当所有挑战都指向锂金属行为的调控时，一个根本性的问题随之浮现：为何不从一开始就将研发力量更多地投入到对锂金属负极——这种先天就含有锂离子、且理论能量密度潜力巨大的材料体系的研究上呢？这或许是审视下一代电池技术路线时，一个不容忽视的视角。

锂金属“快车道”：能量密度率先撞线，应用多点开花

与硫化物路线图所描绘的逐步演进不同，另一条以锂金属为核心的技术路径，似乎正以更快的步伐，将超高能量密度的愿景转化为触手可及的现实。

梳理产业动态可以发现，锂金属电池的发展并非停留在基础研究或小试样品阶段，其在高能量密度原型开发、大容量电芯制造乃至关键终端应用上，均取得了实际进展，展现出一条独立且充满潜力的“快车道”。

最引人注目的是能量密度上的突破。

锂金属负极凭借其高达 3860mAh/g 的理论比容量和最低的电化学电位，为电池能量密度的跃升提供了物理基础，这一点是目前主流的硅基负极（理论容量约 1768mAh/g，实际应用能量密度上限约 350Wh/kg）难以企及的。

产业实践也印证了这一点：

太蓝新能源已展示了实测能量密度达 720 Wh/kg 的 120Ah 全固态锂金属电池样品；盟维科技不仅在 2022 年交付了超 500Wh/kg 的产品，其实验室原型更是触及 600Wh/kg。这表明，通往 500Wh/kg 以上能量密度的大门，锂金属路线已经率先推开。

更重要的是，锂金属电池的发展并非“偏科生”，并非仅牺牲其他性能换取能量密度。在追求高能量密度的同时，其在倍率性能、循环寿命、快充能力等综合指标上也能够取得平衡。

例如，盟维科技展示了 400Wh/kg 能量密度下兼顾 6C 充电/12C 放电高倍率的能力，并计划在 2025 年实现 450Wh/kg 与 6C/15C 的结合，这对电动航空等需要瞬时大功率输出的应用场景意义重大。

SES AI 也宣称其超过 400Wh/kg 的锂金属电芯可实现 500 次以上循环，并具备 12 分钟从 10% 快充至 80% 的能力，且有第三方测试佐证。

在大容量电芯制造方面，锂金属电池的进展也超越了全固态电池普遍集中在20Ah以下小容量样品制备的阶段，显示出锂金属电池更接近规模化应用的成熟度。

国内企业如盟维科技已完成 100Ah、超 420Wh/kg 的 A 样开发，金羽新能可定制容量达 40Ah 的产品。

海外 Sion Power 的 56Ah、超 400Wh/kg 锂金属电芯产线（年产能 75MWh）已于近期投产，具备了提供 B 样及批量交付的能力。

应用场景的拓展是衡量技术价值的关键标尺。锂金属电池正凭借其高能量密度特性，在要求最为严苛的领域率先取得突破。

在备受关注的动力电池领域，以SES AI为例，其100Ah、能量密度超350Wh/kg的混合固液锂金属电池在2024年成功通过了中国国家强制性标准的安全测试，这被视为一个重要的里程碑，有力地挑战了“锂金属电池因安全问题难以在新能源汽车上商业化”的传统观念。

而在对能量密度要求更为苛刻的低空经济和电动航空领域，锂金属电池更是找到了“用武之地”，多家企业的产品已从“样品开发”进入“导入验证”甚至“产品交付”阶段。电动航空器对高能量密度的核心诉求，与锂金属电池的特性高度契合。

采用液态电解液路线的盟维科技，其METARY系列高比能锂金属电池已在多种无人飞行器（包括飞行高度超过1000米的平流层无人机和工业级无人机）上得到客户验证。

该公司已与零重力飞机工业（其RX1E-A是国内唯一取得型号合格证的电动轻型运动类飞机）以及国际头部的eVTOL企业达成合作，正进一步向载人新能源航空器的电池定制化开发拓展。

选择固液混合体系的欣界能源，则为其锂金属负极匹配了耐受高电压的氧化物固态电解质，产品实现了450-550 Wh/kg的能量密度，电芯容量最高达55Ah，同时可兼顾4C放电倍率和800-1000次的循环寿命。

其电池已成功搭载于亿航智能的eVTOL上完成飞行验证，将续航时间显著提升至48分钟，并已获得订单。这一突破直接回应了eVTOL行业的核心痛点，展示了高能量密度电池对于解锁电动航空潜力的关键作用。

事实上，对于eVTOL产业而言，续航能力是决定其商业化广度的重要门槛。目前，许多机型的实际飞行时间区间仍在10-20分钟，这使得其应用场景很大程度上局限于短途观光等领域。要将eVTOL的应用从“锦上添花”拓展到如城际交通这样的“刚需”场景，业界普遍认为续航时间至少需要提升到30-40分钟以上。

因此，像欣界能源这样能够大幅提升续航的电池解决方案，对于推动整个eVTOL行业的发展至关重要。该公司规划的2GWh量产线预计将于今年内建成，也预示着相关技术正加速从验证走向规模化应用。

这也与国家层面的战略导向相契合。中国《绿色航空制造业发展纲要（2023-2035年）》已明确提出，要突破高能量密度锂电池技术，目标是实现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，并对500Wh/kg级产品进行小规模验证。

以上线索清晰勾勒出，在对能量密度有着极致追求的航空领域，锂金属电池凭借其先天优势，正处在一个技术与市场需求高度契合的关键位置。

对于那些已经在技术要求更为严苛的高空、平流层无人机等场景（如前述盟维科技的案例）中证明了自身高比能和可靠性的锂金属电池企业来说，将其成熟的技术和产品体系“下放”到低空经济、eVTOL飞行器领域，在某种程度上确实可以视为一种“降维打击”——它们的核心优势恰恰是后者亟待突破的瓶颈。

不过，应用场景的转换并非简单的复制粘贴。

当业界将目光从天空投向地面，转向规模更为庞大的新能源汽车市场时，评价电池优劣的标准会发生变化。虽然更高的能量密度同样受到欢迎，但车规级应用对电池的循环寿命（通常要求数千次循环）、成本控制、以及在各种复杂工况下的长期稳定性和安全性提出了更为严苛且全面的要求。

因此，对于锂金属电池而言，若想在新能源汽车领域占据一席之地，当前面临的主要挑战，除了持续优化安全性外，更关键的在于如何显著提升循环寿命以满足车辆的长使用周期，并找到兼顾性能与成本的量产路径。

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