细看通用汽车执意投产的新型电池，行业却普遍存疑

来源：环球市场播报

通用汽车电池电芯研发中心，新型锰基电池已在此开启扩产工作

　　作者：Steve LeVine

　　通用汽车展现出少见的技术魄力，已经开始扩产一款具有开创性的动力电池。但从美国到中国，行业内绝大多数企业都认为，这项技术尚达不到商业化落地条件。

　　这家车企计划从 2028 年起推出一款独特的锰基电动汽车电池，相关报道详见本刊《独家：通用大力生产正极材料，力图摆脱中国对电池供应链的牵制》。搭载该电池的车型预计将以皮卡为首发，续航可达 400 英里；相比使用当前主流高镍电池的同级车型，整车成本将降低数千美元。

　　这款电池将把锰 —— 过去在动力电池中充当配角的元素，推到正极金属的核心位置。如果取得成功，继当前行业主流的镍基、铁基电池之外，市场将迎来全新的电池技术路线。

　　过去 18 个月的多轮沟通中，通用汽车高管向我介绍了他们取得的技术突破：这款电池能量密度，比目前中国占据主导的优质磷酸铁锂（LFP）电池高出 30%，同时成本与之持平。通用称，这款富锂锰基（LMR）电池的能量密度，已经可以对标标准镍基电池。

　　但持怀疑态度的业内人士表示，富锂锰基电池本身存在根本性缺陷，距离商用电动车应用还需要大量攻关（下文详述）。

　　不过，电池新技术领域，质疑者过去也曾看走眼。2010 年代的大部分时间，电池行业普遍忽视磷酸铁锂。该技术诞生于美国，但当时被视作性能不足而遭到搁置。转机出现在 2019‑2020 年，中国电池厂商推出迭代优化后的磷酸铁锂产品，如今该技术已经称霸全球电池市场。

　　与之类似，如今中美企业都在推进硅基、金属锂负极的商业化，这类负极材料可以实现极高续航，而早些年业界同样普遍认为它们永远无法用于量产电池。

　　几十年来，科研人员一直对富锂锰基（LMR）电池抱有兴趣，源于锰作为电池材料的理论优势：不同于磷酸铁锂与镍基电池，富锂锰基电池可以承受极高电压冲击。举例来说，如果给富锂锰基电池施加 4.8V 电压，同时在正极嵌入大量锂，理论上可以打造出超级电池。理论上其比能量可以达到镍基电池的三倍以上，最高可达 900 瓦时 / 千克。

　　如此量级的能量密度，不仅可以让电动汽车续航突破 1000 英里，甚至还能够驱动中型电动客机。

　　但以上仅仅停留在理论层面。实际应用中发现，富锂锰基电池在首次充放电循环之后性能便会快速衰减。其中一大顽疾是锰会溶解进入电解液，析出的锰颗粒附着在负极，造成电池体系失稳等一系列问题。

　　全球顶尖电池专家之一、特斯拉顾问杰夫・达恩表示，他所在的达尔豪斯大学实验室，从 2000 年起持续研究富锂锰基电池长达 12 年，2017 年又重启了为期四年的相关研究。

　　两次研究的结论均为：富锂锰基电池性能无法优于镍含量 60% 的中镍三元电池，而中镍三元却不存在富锂锰基的各类缺陷。“于是我们放弃了这条路线。” 达恩对我说。（达恩在《Advanced Energy Materials》期刊论文中阐述了该观点）

　　今年 4 月，我到访中国，与全球最大电池厂商宁德时代的研发人员进行交流。研发人员表示，他们对富锂锰基电池的目标和通用汽车完全一致：实现镍基电池级别的能量密度，同时拥有磷酸铁锂的成本。

　　但他们至今仍未攻克富锂锰基的各类难题。一名研发人员表示：“如果使用高电压，这套化学体系稳定性很差；降低电压之后，能量密度优势又会消失。” 该研发人员称，宁德时代最终选择磷酸铁锂，就是因为它成本更优。

　　这位研发人员说，如果富锂锰基的问题只是工程层面的改良，宁德时代 “短时间内就可以搞定”。但 “这不是工程难题，而是科学层面的难题…… 未来两到三年内，我们看不到富锂锰基具备推向市场的可能性。”

　　通用汽车表示，他们已经攻克了诸多关键难题。研发团队对电池正极做了包覆处理，隔绝锰与电解液直接接触，避免锰溶出；同时向电解液中加入掺杂剂，使电池可以在较高电压下工作，而不发生性能损毁。

　　通用还设计了尺寸更大的电芯与电池包，非常适配美国市场主流的皮卡和大型 SUV 车型。

　　这款电池的快充上限大约为 30 分钟，相比市面上其他已经商用的竞品，快充速度明显偏弱。通用没有披露实际的工作电压，仅表示后续迭代版本电压还会进一步提升。但通用同时表示，普通消费者不会关心电压曲线，真正重要的是皮卡的续航与购车成本。

　　当然，并非通用之外的所有人都持否定态度。

　　阿贡国家实验室材料研究组负责人、富锂锰基权威专家杰森・克罗伊向我表示，实验室的研究团队找到了新路径：只采用 4.4V 这类较低电压，同时限制正极嵌入的锂含量。如此一来，虽然富锂锰基失去了曾经让行业无比向往的极致性能，但在成本和磷酸铁锂持平的前提下，可以实现优于磷酸铁锂的能量密度。

　　在一篇学术论文中，克罗伊团队公布，他们的富锂锰基电池电芯级能量密度达到 270 瓦时 / 千克。虽然远达不到早期理论的宏伟预期，但已经可以对标中镍三元电池水平。电池成本约 81 美元 / 千瓦时，具备市场竞争力，整套电池包成本大约 6000 美元。

　　克罗伊说：“我认为，这套技术路线，必将成为所有布局富锂锰基技术企业的核心方案。”