簽手商飛！寧德時代的凝聚態電池或早於NASA的全固態電池上天！

全球動力電池龍頭寧德時代為其新一代凝聚態電池找到了最合適的應用場景——載人航空。

近日，由寧德時代新能源科技股份有限公司、中國商用飛機有限責任公司、上海交大企業發展集團有限公司共同持股的商飛時代（上海）航空有限公司成立。公司註冊地為上海臨港，註冊資本6億元，經營範圍含民用航空器零部件設計和生產、民用航空器（發動機、螺旋槳）生產、新材料技術研發、電機制造、電池銷售等。

載今年4月的上海國際車展上，寧德時代發佈了其電池材料及材料體系創新的成果——“凝聚態電池”，據寧德時代首席科學家吳凱在發佈會上介紹，寧德時代正在進行民用電動載人飛機項目的合作開發。

7月21日，中國科學院電工研究所儲能研究組組長、研究員陳永翀向澎湃新聞記者表示，“把凝聚態電池先應用於載人航空，應該說寧德時代找準了方向。”

據寧德時代此前介紹，凝聚態電池使用了高動力仿生凝聚態電解質，高比能正極，新型負極和電池隔膜，能量密度為500Wh/kg，遠超過當前市面應用於新能源汽車市場的三元鋰電池的能量密度（220—300Wh/kg），同時能夠兼顧高安全。

跟液態電解質的鋰離子電池以及全固態電解質電池不同，寧德時代的凝聚態電池使用了高動力仿生凝聚態電解質，構建了微米級別自適應網狀結構，通過調節鏈間的相互作用力，增強微觀結構穩定性的同時，因此能夠提高電池動力學性能，提升鋰離子運輸效率。

據寧德時代吳凱此前介紹，除了應用於民用航空，凝聚態電池同時還將推出車規級應用版本，可在今年內具備量產能力。

不過，在陳永翀看來，相較於新能源汽車市場，航空領域是凝聚態電池更合適的應用場景。

“跟液態電解液鋰離子電池相比，寧德時代的凝聚態電池成本更高，更適合走高端路線，航空業的附加值高，能夠接受這樣的成本，”陳永翀說，“就電池的性能而言，即便是電池的循環次數相較於液態電解液的電池差一些，但也能滿足飛機的需求。”

今年上半年，我國新能源車累計半年度零售銷量達308.6萬輛，同比去年大幅度增長37.3%。動力電池累計裝車量152.1GWh, 同比增長38.1%。其中三元鋰電池累計裝車量48.0GWh,占總裝車量31.5%；磷酸鐵鋰電池累計裝車量103.9GWh，占總裝車量68.3%。在兩種已經成熟的電池技術路線站穩山頭後，留給一種新的技術路線的機會其實並不多。   

在陳永翀看來，目前新能源汽車市場所使用的液態鋰離子電池，價格更親民，也基本能夠解決能量密度和安全性的問題。“就最關心的安全性問題來說，新能源汽車行業和動力電池行業發展到現在的程度，事故的出現概率從整體來看，其實是比較低的。”陳永翀說。

以新能源汽車最為詬病的起火問題來說，國家應急管理部消防救援局的數據顯示，2022年第一季度，國內接報的新能源汽車火災共計有640起，即每天平均有超過7例的新能源汽車火災。按照當時新能源汽車保有量891.5萬輛計算，新能源汽車起火概率約為萬分之0.72，低於燃油車的事故率。

儲能電站方面，雖然在全球來看，也發生了幾十起事故，但液態鋰離子電池總體裝機也有接近40GW。“現有液態電解液鋰離子電池的安全問題，是能夠通過在液態電解液中增加添加劑等方式進一步解決的。”陳永翀說。

比NASA的全固態電池上天更快？

那麼，跟裝載於新能源汽車上的動力電池相比，適用於載人航空的動力電池性能有哪些特殊要求？寧德時代的凝聚態電池又有什麼優勢？

“載人航空需要電池有超高的能量密度，超長的循環壽命和超高的安全性。”7月21日，加拿大皇家科學院院士張久俊對澎湃新聞記者表示。

2014年，馬斯克預計，要實現洲際飛行，動力電池的能量密度要提升至400Wh/kg，才能使得電池擊敗燃油，讓電動飛機成為可能。

可以看到，寧德時代的凝聚態電池的能量密度已經做到了500Wh/kg。而頗為湊巧的是，500Wh/kg也是去年美國航空航天局（NASA）宣佈研發的航空用固態電池的能量密度水平。

去年10月，NASA在其官方網站介紹，NASA目前所研發成功的固態電池的能量密度達到了500Wh/kg。2021年4月，NASA宣佈其“改進固態電池充電效率和安全性項目”部門將為電動飛機研發固態電池，相較於現有的液態電解質鋰離子電池，其具有更高能量密度，電池體積更小，受到衝擊後能夠繼續使用，起火風險也會更低。

據瞭解，NASA的固態電池為硫硒電池，其電解質材料利用廉價並易獲得的硫，電池還利用了 NASA 此前研發的“多孔石墨烯”材料，導電性好，質量也較輕。由於固態鋰電池沒有液體電解液，因此降低了液體起火爆炸風險。

此外，與傳統液態鋰離子電池相比，NASA開發的固態硫硒電池具有能夠承受更高溫度的優勢。

目前，NASA並沒有披露電池的進展。不過，在業內人士看來，全固態鋰電池仍然具有難以克服的技術問題，首先是固態電解質的離子電導率較低，特別是在低溫環境中。其次是電極—電解質的固固界面處的界面電阻大。此外，固態電池採用的預鋰化矽碳負極或未來的金屬鋰負極、高鎳正極、固態電解質等新材料，完全顛覆當前的液態鋰電池體系，生產成本遠高於目前對應的材料。

此外，全固態電池還存在循環次數不盡如人意的問題。據瞭解，目前最好的固態電池循環次數為2000—3000次。

而寧德時代的凝聚態電池，不同於全固態電池在材料上的徹底革新，如取消掉隔膜，負極採用鋰金屬等，電池正極可以適配當下的高鎳三元，負極石墨或者矽基負極，因此可更快量產。

據介紹，此次寧德時代合作的中國商飛，是實施國家大型飛機重大專項中大型客機項目的主體，也是統籌幹線飛機和支線飛機發展、實現我國民用飛機產業化的主要載體，目前已經完成額ARJ21新支線噴氣客機和C919大型客機的生產交付。

早在2019年，商飛研製的新能源驗證機“靈雀H”已經試飛成功，飛機採用氫燃料和電為主的混合動力技術。

值得注意的是，此次雙方新成立商飛時代的法定代表人是錢仲焱，其目前擔任中國商飛北京民用飛機技術研究中心主任，曾任國產大型客機C919的副總設計師。而另據媒體報導，成立新的合資公司，是為了一個電動飛機的預研項目，希望研製一款固定翼的電動飛機，相當於“電力驅動的空中考斯特”。

未來，寧德時代的凝聚態電池是否會首搭商飛的電動飛機上天，可拭目以待。