（来源：中华工商时报）

转自：中华工商时报

    无负极电池，这种看起来违背物理常识的技术，已经被研发出来。未来，随着这项技术推广应用，有望大幅提升电池的能源效率、突破极端环境下的使用瓶颈。

    近期，随着南开大学联合上海空间电源研究所成功研发氟代烃溶剂体系电解液，用氟原子替代传统电解液中的氧原子，解决了锂电池长期存在的“低温魔咒”和“能量密度瓶颈”，采用无负极结构设计、通过省去传统负极以提升能量密度并降低成本的无负极（锂、钠金属）电池，其高能化与低温应用成为可能。

套上“紧身衣”让锂（钠）离子“听话”

    无负极锂（钠）电池，不是指电池没有负极，而是特指制造电池时舍弃任何负极活性材料，仅保留一块铜（铝）箔作为负极的集流体。在充电过程中，正极脱出的锂（钠）离子会沉积到集流体上形成锂（钠）金属负极，因而，也被称为自生成负极技术。放电时，沉积的锂（钠）金属又会重新回到正极材料中。

    然而，没了负极支架的约束，锂（钠）离子析出的时候，就会像断了线的风筝到处乱飞。无负极锂（钠）电池在充电时，锂（钠）离子容易在集流体表面不均匀地沉积，像长树枝一样堆出杂乱无章的“枝晶”。“枝晶”可能刺穿正负极之间的隔膜，引发电池内短路起火；其与电解液发生副反应，消耗本就有限的锂；“枝晶”一旦从根部断裂，会变成无法再参与充放电的“死锂（钠）”。

    而这次国内团队在电解液上的突破，如同给锂（钠）离子精准地套上一层纳米级紧身衣。该团队开发出一种新型溶剂化结构，通过改变电解液里的分子配位，让锂（钠）离子在沉积的时候变得极其“听话”——以前锂离子析出是无序堆积，像是一堆乱石膏，而现在的技术能让他们像铺地砖一样，一层层平整地码在集流体上。

能量密度跃升，性能更加稳定

    记者日前从国轩高科了解到，该公司研发的“钠晨”钠离子电池，也采用无负极结构设计，其在能量密度、循环寿命、安全性和低温性能等方面具备一定特点。通过省去传统负极以提升能量密度并降低成本。多级预钠化技术降低了电池反应能垒，有助于提升电芯循环性能，自阻隔界面技术则构建安全防护体系，有助于降低短路和热失控风险。

    在性能与效率方面，钠晨电池通过高扩散材料和高保液设计，加快离子扩散速度，缩短离子传输路径，实现离子传输，能量效率在97%以上。在安全测试中，电池通过了1毫欧短路测试不开阀、8mm钢针穿刺不起火、400℃持续加热不爆炸等测试。

    在低温和效率方面，钠晨电池通过高扩散材料设计加快离子扩散速度，并通过高保液设计将电解液全部凝聚于极片内部，缩短离子扩散路径，实现快速、高效的离子传输。

    目前，钠晨电池储能品类循环次数预计超20000次，-40℃放电保持率高于88%，已率先完成技术定型和产品发布，并同步启动了量产筹备。依托国轩高科已建成的GWh级高度自动化产线和成熟的制造体系，预计该产品将于2026年第四季度正式实现规模化量产交付。

    宁德时代也已成功研发自生成负极电池技术，其在能量密度、续航能力等方面都有突破。该技术不再使用传统石墨负极材料，而采用全新一代超晶石墨，精准设计石墨表面亚微米级传导颗粒，让锂（钠）离子的嵌入速度突破物理枷锁，以金属形式沉积在集流体上，实现能量密度跃升，让电池体积能量密度提升60%，重量能量密度提升50%。

    此外，宁德时代自生成负极技术，能够灵活适配各种材料体系。比如，钠离子体系搭配自生成负极电池技术，能量密度可达350Wh/L；磷酸盐体系搭配自生成负极电池技术，能量密度可达680-780Wh/L；三元体系搭配自生成负极电池技术，能量密度提升至1000Wh/L以上。

    北方用户最担心冬季新能源车续航大幅缩水、车辆启动困难和充电缓慢等问题。宁德时代以“钠新电池+磷酸铁锂自生成负极电池”组成的骁遥“钠-铁”双核电池，充分利用钠新电池的低温性能，-40℃环境下能量保持率依旧大于90%，让用户可以在北方寒冬中畅行无阻。以轴距2.75米的车型为例，通过钠铁的性能融合，取长补短，整体电量可突破75度，综合续航突破700公里。

电解液迭代，纯电车性能焕新

    值得提及的是，在电池行业，电解液一直被戏称为电池的血液，它决定了电池性能的上限和底线。

    氟代烃溶剂体系电解液提升电池循环性能——基于该电解液组装的锂金属电池，室温能量密度高达700Wh/kg，是当前主流商用锂电池（250-300Wh/kg）的2至3倍。这意味着同等重量下，电动汽车续航可从五六百公里提升至1000公里甚至1500公里以上。能在极寒环境正常工作——彻底打破低温限制，在-50℃的极端环境下仍能保持约400Wh/kg的能量密度，甚至在-70℃下仍可正常工作，解决了新能源汽车冬季“趴窝”和极地设备供电不稳的难题。能抑制锂枝晶生长——该电解液能在金属负极表面诱导形成坚固的双层固体电解质界面膜（SEI），有效抑制枝晶生长，沉积/剥离库伦效率高达99.7%，显著提升电池的循环寿命和安全性。

    更重要的是，由于无负极结构必然带来电池包的重量减半，整车的操控性和能耗表现会发生质变。