被视为终极电池

作者｜王磊

编辑｜秦章勇

下一代电池技术路线确定了。

在前不久举行的2026装备强国论坛上中国工程院院士、宁德时代首席科学家吴凯，抛出三条重磅消息：

首先是钠离子电池，吴凯表示，钠离子电池今年有望大规模量产；其次是2027年固态电池有望进入小批量生产阶段。

最后吴凯还聊起了对于下一代电池技术的研判：锂空气电池将成为宁德时代的未来布局方向，也将是全球下一代电池竞争的焦点。这还是宁德时代首次对外提及，其对下一代电池技术的公开预判。

2020年，同样是宁德时代率先提出钠电概念，随即钠电全产业链产业化落地迎来提速。

如今带头大哥再次振臂一呼，新一轮的电池竞赛又要开始了。

01

能量密度堪比汽油

和主流新型电池钠电池和固态电池相比，不少人可能都没听过锂空气电池。

按照吴凯的表述，锂空气电池是一种用锂作负极、以空气中的氧气作为正极反应物的电池，具有超高的理论能量密度，是下一代电池具有竞争力的技术路线。

众所周知，锂离子电池是目前为止最成功的充电电池，之所以叫做“锂离子电池”，是因为在电池中，不论充电还是放电，都是锂离子（Li+）在两个电极之间来回穿梭，以形成电流。

锂离子电池中，虽然只需要一个相对原子质量仅为 3 的锂离子就可以携带1个单位的电荷，但其阴极却需要还需要比锂重得多的镍、钴、锰、铁、磷、碳等原子构成化合物一起去“收纳”这个锂离子。

这导致为了这1个单位的正电荷，在阴极就要配备一个相对分子质量可能接近 100 的“庞然大物”，再加上阳极和其它材料与结构的重量，单位质量下的锂离子电池能量密度一直无法得到有效提升，典型的“为一碟醋包了一顿饺子”。

这也是为什么，一辆搭载了半吨锂离子电池的电动汽车，续航里程却远远小于仅仅加了几十升汽油的普通汽车的原因。

而锂空气电池就不同了，其解决的是现有电池“做不到的极限”，它不需要靠镍、钴、锰等比较稀缺的金属来做正极材料，而是直接“取用”空气里的氧气。结构更轻、原理更直接。

锂空气电池可以直接使用锂金属单质（Li）和空气中的氧气作为电极。理想情况下，电池放电时，由氧气氧化锂单质生成过氧化锂（Li2O2），在外电路中产生电流；充电时再由过氧化锂分解成锂和氧气。

可以将其理解为像在“呼吸”一样：放电时吸收氧气，充电时再把氧气释放出来，所以也被人叫作“可呼吸电池”。其实从本质上来看，锂空气电池更像是固态电池的一种完美状态。

由于锂是元素周期表中相对原子质量最轻的金属元素，而氧气则来自空气中，全过程无需其它质量较大的元素参与，也因此带来了一个非常亮眼的优势：锂空气电池可以实现比锂离子电池高得多的能量密度。

通俗讲的，同样重量和体积下，锂空气电池能存的电，可能是现在高端锂电池的好几倍，目前实验室中存在的锂空气电池的能量密度已经达到了1200Wh/kg以上。

不仅远高于目前主流锂离子电池的250-270Wh/kg，还远超目前固态电池能达到的500Wh/kg，是目前锂电池的4倍以上。然而这还不是锂空气电池的极限，其理论能量密度能高达12000Wh/kg。

而这一数据几乎可以与汽油约13000Wh/kg的能量密度相媲美。

专研锂空气电池的研究员Larry Curtiss称，“在所有被考虑用于下一代电池的电池技术中，锂空气电池具有最高预期的能量密度。”

更重要的是，它使用的氧气来自于空气，这部分原料近乎无限。

这就意味着，如果锂空气电池可以最终走向市场，将会彻底打破由于锂离子电池能量密度过低而导致的续航里程瓶颈，电动车续航突破1000公里会变得很平常，甚至传统燃油车也会因此彻底走下舞台。

用在储能上，储电站也能占地更小、时长更长，成本也有机会往下走。

02

未来10年技术高地

当然，锂空气电池这一技术路线也不是突然发现的全新技术，早在上个世纪70年代，就有了锂空气电池的概念，1996年，就有团队利用空气中的氧气（O2）作为活性物质，出现了第一个可充电的锂-氧（Li-O2)电池。

不过，就像固态电池一般，锂空气电池历经这么多年还处于实验室的原因也是因为众多尚未待解决的工程难题。

比如，锂空气电池会产生超氧化锂（LiO₂）或过氧化锂（Li₂O₂），但这两种物质都会限制能量输出，空气里有水、有二氧化碳，会直接干扰电池反应，影响寿命；催化剂材质、界面稳定性、封装工艺等等。

美国IBM作为在微观科学领域顶级巨头，就曾想攻下锂空气电池这个山头。在2009年推出一项名为“Battery 500”的计划，希望能开发出一套让电动车行驶500公里的锂空气电池。项目伊始，他们设想在2013年造出原型机，2020年实现商业化生产。

但是，2012年之后， “Battery 500”就戛然而止，很难在网上搜到项目信息，如果不是IBM有意雪藏，那就只能说明这个计划已经搁浅。

不过，经过这么多年的技术研发迭代，锂空气电池技术路线已经在收敛定型，最近几年已经有了关键的阶段性成果。

2024年，一支来自美国伊利诺伊大学芝加哥分校，阿贡国家实验室和加州州立大学北岭分校的联合科研团队在《自然》杂志上发表文章，成功制成了可以在类似空气的气氛中循环超过700次的锂空气电池，打破了之前锂空气电池只能使用纯氧、且循环寿命短的限制。

经过测试，在 700 次的充放电循环之后，锂空气电池没有出现任何的失效。让不少人看到了这种拥有极高理论能量密度的电池取代现有锂离子，突破电动汽车里程瓶颈的可能。

2025年，仍然是由阿贡国家实验室带头和伊利诺伊理工大学联合研发出了一块能量密度达到了1200Wh/kg，是当前主流商用锂电池的4倍左右，是目前已知可充电电池技术中最具潜力的锂空气电池，能将电动车的续航里程提升到超过1000英里，约合1609公里。

而且实验是在室温条件下运行，循环次数达到了1000次，已经达到实用标准，即使在高速充电条件下，这款锂空气电池也有可能成为性能衰减最小的下一代电池，预计将于2030年后投入使用。

从这一时间节点来看，已然和目前行业公认的固态电池大规模投入使用的时间相差不了多少，这或许也是为什么，宁德时代“毫无征兆”地首次对外提及针对锂空气电池的布局。

就像钠离子电池，2020年宁德时代提出了要研发钠离子电池，大背景就是电池原材料碳酸锂价格上行，从年初约5万元/吨一路飙涨至惊人的60万元/吨高点，上游锂矿赚得盆满钵满，下游生产商苦不堪言。

当时宁德时代向合作伙伴承诺，2026年大规模应用钠电池，覆盖乘用车、商用车、换电和储能四大领域。

如今6年已过，宁德时代兑现了当初的承诺，今年宁德时代将有一系列钠离子电池产品规模量产，而且宁德时代已陆续在广汽埃安UT、长安欧尚520、江淮物流等多个车型上完成钠电池搭载，吉利星愿、奇瑞QQ3、一汽悦意03等车型也列入了后续推广计划 。

今年4月，还和海博思创签署战略合作协议，达成3年60GWh的钠离子电池订单合作，也是目前全球规模最大的钠离子电池订单。

从钠离子电池今年大规模量产，到锂空气电池被定为长期方向，整个电池行业的格局愈发清晰：短期靠成熟技术满足刚需，中期靠固态电池升级体验，长期用锂空气电池探索极限。

锂空气电池打开了行业的想象空间，不过电池领域，从来不会被一种技术 “一统天下”，而是多条路线一起走、谁更实用谁先上，真正决定未来的，还是那些能落地、能上车的技术。

所以我们真正好奇的是，第一款搭载锂空气电池的车，什么时候才能上路？