細看通用汽車執意投產的新型電池，行業卻普遍存疑

　　作者：Steve LeVine

通用汽車展現出少見的技術魄力，已經開始擴產一款具有開創性的動力電池。但從美國到中國，行業內絕大多數企業都認為，這項技術尚達不到商業化落地條件。

　　這家車企計劃從 2028 年起推出一款獨特的錳基電動汽車電池，相關報道詳見本刊《獨家：通用大力生產正極材料，力圖擺脫中國對電池供應鏈的牽制》。搭載該電池的車型預計將以皮卡為首發，續航可達 400 英里；相比使用當前主流高鎳電池的同級車型，整車成本將降低數千美元。

　　這款電池將把錳 —— 過去在動力電池中充當配角的元素，推到正極金屬的核心位置。如果取得成功，繼當前行業主流的鎳基、鐵基電池之外，市場將迎來全新的電池技術路線。

　　過去 18 個月的多輪溝通中，通用汽車高管向我介紹了他們取得的技術突破：這款電池能量密度，比目前中國佔據主導的優質磷酸鐵鋰（LFP）電池高出 30%，同時成本與之持平。通用稱，這款富鋰錳基（LMR）電池的能量密度，已經可以對標標準鎳基電池。

　　但持懷疑態度的業內人士表示，富鋰錳基電池本身存在根本性缺陷，距離商用電動車應用還需要大量攻關（下文詳述）。

　　不過，電池新技術領域，質疑者過去也曾看走眼。2010 年代的大部分時間，電池行業普遍忽視磷酸鐵鋰。該技術誕生於美國，但當時被視作性能不足而遭到擱置。轉機出現在 2019‑2020 年，中國電池廠商推出迭代優化后的磷酸鐵鋰產品，如今該技術已經稱霸全球電池市場。

　　與之類似，如今中美企業都在推進硅基、金屬鋰負極的商業化，這類負極材料可以實現極高續航，而早些年業界同樣普遍認為它們永遠無法用於量產電池。

　　幾十年來，科研人員一直對富鋰錳基（LMR）電池抱有興趣，源於錳作為電池材料的理論優勢：不同於磷酸鐵鋰與鎳基電池，富鋰錳基電池可以承受極高電壓衝擊。舉例來説，如果給富鋰錳基電池施加 4.8V 電壓，同時在正極嵌入大量鋰，理論上可以打造出超級電池。理論上其比能量可以達到鎳基電池的三倍以上，最高可達 900 瓦時 / 千克。

　　如此量級的能量密度，不僅可以讓電動汽車續航突破 1000 英里，甚至還能夠驅動中型電動客機。

　　但以上僅僅停留在理論層面。實際應用中發現，富鋰錳基電池在首次充放電循環之后性能便會快速衰減。其中一大頑疾是錳會溶解進入電解液，析出的錳顆粒附着在負極，造成電池體系失穩等一系列問題。

　　全球頂尖電池專家之一、特斯拉顧問傑夫・達恩表示，他所在的達爾豪斯大學實驗室，從 2000 年起持續研究富鋰錳基電池長達 12 年，2017 年又重啟了為期四年的相關研究。

　　兩次研究的結論均為：富鋰錳基電池性能無法優於鎳含量 60% 的中鎳三元電池，而中鎳三元卻不存在富鋰錳基的各類缺陷。「於是我們放棄了這條路線。」 達恩對我説。（達恩在《Advanced Energy Materials》期刊論文中闡述了該觀點）

　　今年 4 月，我到訪中國，與全球最大電池廠商寧德時代的研發人員進行交流。研發人員表示，他們對富鋰錳基電池的目標和通用汽車完全一致：實現鎳基電池級別的能量密度，同時擁有磷酸鐵鋰的成本。

　　但他們至今仍未攻克富鋰錳基的各類難題。一名研發人員表示：「如果使用高電壓，這套化學體系穩定性很差；降低電壓之后，能量密度優勢又會消失。」 該研發人員稱，寧德時代最終選擇磷酸鐵鋰，就是因為它成本更優。

　　這位研發人員説，如果富鋰錳基的問題只是工程層面的改良，寧德時代 「短時間內就可以搞定」。但 「這不是工程難題，而是科學層面的難題…… 未來兩到三年內，我們看不到富鋰錳基具備推向市場的可能性。」

　　通用汽車表示，他們已經攻克了諸多關鍵難題。研發團隊對電池正極做了包覆處理，隔絕錳與電解液直接接觸，避免錳溶出；同時向電解液中加入摻雜劑，使電池可以在較高電壓下工作，而不發生性能損毀。

　　通用還設計了尺寸更大的電芯與電池包，非常適配美國市場主流的皮卡和大型 SUV 車型。

　　這款電池的快充上限大約為 30 分鍾，相比市面上其他已經商用的競品，快充速度明顯偏弱。通用沒有披露實際的工作電壓，僅表示后續迭代版本電壓還會進一步提升。但通用同時表示，普通消費者不會關心電壓曲線，真正重要的是皮卡的續航與購車成本。

　　當然，並非通用之外的所有人都持否定態度。

　　阿貢國家實驗室材料研究組負責人、富鋰錳基權威專家傑森・克羅伊向我表示，實驗室的研究團隊找到了新路徑：只採用 4.4V 這類較低電壓，同時限制正極嵌入的鋰含量。如此一來，雖然富鋰錳基失去了曾經讓行業無比向往的極致性能，但在成本和磷酸鐵鋰持平的前提下，可以實現優於磷酸鐵鋰的能量密度。

　　在一篇學術論文中，克羅伊團隊公佈，他們的富鋰錳基電池電芯級能量密度達到 270 瓦時 / 千克。雖然遠達不到早期理論的宏偉預期，但已經可以對標中鎳三元電池水平。電池成本約 81 美元 / 千瓦時，具備市場競爭力，整套電池包成本大約 6000 美元。

　　克羅伊説：「我認為，這套技術路線，必將成為所有佈局富鋰錳基技術企業的核心方案。」