无负极电池，电动汽车的下一个革命？

铜箔上生长出的纳米结构，如同微小的手指引着锂离子整齐排列，曾经肆虐生长的枝晶在这双“手”的引导下变得规规矩矩。

“电池容量提升约25%，续航里程增加近150公里。”日本电子巨头松下在2025年9月宣布，计划在未来约两年内开发出无负极电池技术。作为特斯拉的主要电池供应商，松下的这一动向引发业界广泛关注。

与此同时，中国遂宁射洪市锂电产业园，一项投资55亿元的5000吨固态电池复合金属锂负极材料项目正式签约。项目投资方重庆锂德能源科技是全球仅有的两家掌握金属锂粉生产技术的企业之一。

学术界同样活跃。从西北工业大学到同济大学，从台湾明志科技大学到福州大学，全球实验室正争相攻克无负极电池技术难题。

01 何谓“无负极”？

传统锂电池在制造时，负极材料必不可少。而无负极电池在制造阶段完全不设负极材料，直到首次充电时才在电池内部形成锂金属负极。

这一微小改变带来了巨大优势。宁德时代在2025年4月推出的“自生成负极”技术，通过纳米级界面层将离子传导速度提升百倍。

理论能量密度是核心指标。西北工业大学马越教授团队开发的无负极软包电池，展现出450 Wh/kg的质量能量密度和1355 Wh/L的体积能量密度。

这一数字远超当前最先进的锂离子电池。

02 技术挑战

无负极电池的商业化道路上面临多重挑战。

锂枝晶生长是最为棘手的问题。锂枝晶不仅会导致电池容量衰减，还可能刺穿隔膜，引发电池短路起火。

同济大学联合团队在《科学》杂志发表的研究成果，首次发现了固态锂电池金属锂负极的疲劳失效现象。

“疲劳是金属材料在受到循环载荷作用时普遍面临的问题。”研究人员发现，金属锂负极在受到可逆剥离/镀层引起的循环机械载荷作用时会发生由疲劳造成的失效。

循环寿命短是另一大挑战。目前无负极电池的循环寿命普遍低于200次，远不能满足电动汽车的需求。

台湾明志科技大学的研究人员指出，完全无锂的“阳极自由”电池面临锂离子沉积不均匀、固体电解质界面不稳定等问题。

03 创新解决方案

面对技术难题，全球研究团队提出了多种创新解决方案。

集流体改造是有效途径之一。台湾明志科技大学的研究团队通过热氧化和湿法工艺在铜箔上构建了CuO/PDA双层人工固体电解质界面。

该设计使Li//PDA@Cu-30半电池在1 mA cm⁻²下实现97.80%的库伦效率，LFP全电池经800次循环仍保持85.87%容量保持率。

预锂化技术是另一突破口。西北工业大学马越教授团队创新设计了一种预锂化离子补偿隔膜Li2S@C|PE。

该方法在首次充电过程中可按需补充定制化的Li⁺库存，同时构建富含锂硫化物的正极界面。

界面工程同样关键。西北工业大学黄维院士团队官操教授课题组构建了一种顶部LiPON保护的三维有序空心氧化锌基体。

研究显示，即使在100%空腔利用率条件下，该体系仍能实现三维空腔内高效且可逆的锂沉积-剥离过程，并保持结构完整性。

04 产业化进程

无负极/锂金属负极技术正处在从实验室走向产业化应用的前夜。

松下公司计划在未来约两年内开发出无负极电池技术。该技术有望将电动汽车的电池容量提升约25%。

在中国，重庆锂德能源科技有限公司投资55亿元的5000吨固态电池复合金属锂负极材料项目正式签约。

该公司计划2026年实现400吨级产能投产；2027年达到800吨级产能并申报IPO；2030年实现5000吨级产能投产。

学术界与产业界的合作也在加强。清华大学实验室与重庆锂德能源科技联合开展金属锂与固态电池负极材料产业化应用研制。

05 未来展望

随着研究不断深入，无负极电池技术前景可期。

福州大学郑云教授等在《Advanced Materials》上发表的综述文章，系统性地从“有效锂损失”角度剖析了无负极固态锂金属电池面临的挑战。

创新性地提出“有效锂损失 = 不可逆锂损失 + 迟缓锂动力学”的公式，为后续研究提供了新思路。

台湾明志科技大学的研究团队发现，聚多巴胺的氮原子通过“获取-补偿”机制调控锂沉积，可实现均匀的锂沉积。

这种生物启发的PDA材料与金属氧化物结合，为解决锂金属电池关键瓶颈提供了新策略。

无负极电池的能量密度优势明显。但循环寿命和安全问题仍是瓶颈。

西北工业大学的马越教授指出，采用预锂化隔膜策略的安时级无阳极软包电池，已实现450 Wh/kg的质量能量密度。

然而，从实验室的纽扣电池到车规级大容量电池的跨越，需要解决界面降解、正极结构崩塌及锂沉积不可逆等一系列问题。

这项技术走出实验室、实现商业化量产的时间点，可能在2026-2027年左右。届时，电动汽车的续航里程将再上一个新台阶。