宁德时代钠离子电池的未来( 二 ) 2021年横空出世的钠离子电池成

而残酷的现实是，负极的创新往往决定了电池技术最重要的更新迭代。当下，我们亟需更高能量密度的负极来应对未来需求。
【2】负极金属电池技术是什么黑科技？
看到“无负极” ，想必很多人都惊呆了，没有负极的电池还叫电池吗？此前有特斯拉的“无极耳”技术（详情请见《4680电池，谁的砒霜，谁的蜜糖？》），现在宁德时代突然来个“无负极” 。这年头没点化学基础还真没法投资新能源了。
其实无负极是行业术语，通俗的说，无负极金属电池是指生产制造过程中不添加负极活性材料，仅采用负极集流体作为名义上的负极。但这负极集流体不具备负极的功能，只有在首次充电完成后，正极材料中的金属迁移到负极集流体的表面，负极集流体上形成的金属层才是真正意义上的负极。
或者我们可以将无负极理解为生产制造过程中无负极，负极是在电池组装完成、首次充电后出现的。可能这还是太过抽象，我们以电池原理图展开做进一步说明。
在电池生产制造过程中，正极材料和正极集流体（铝箔）压在一起，负极这边是石墨和负极集流体（铜箔）压在一起，最后正负极再以叠片或者卷绕的方式“结合” 。整个生产过程中，石墨负极是全程在线。
再讲到电池的工作原理，充电过程是正极材料中的离子（如锂离子、钠离子）穿过隔膜到达负极的石墨，电子则从正极集流体出发沿着外电路一路快跑到负极集流体，放电过程是反向的，离子和电子如此来回循环，就完成了电池一次次的充放电。

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图3：电池示意图,资料来源：锦缎研究院
那换成无负极金属电池后，情况会有哪些变化呢？其实正极这边没有很大变化，就是负极不再有石墨，只剩负极集流体（铜箔）。在电池生产过程中，由于没有负极材料相伴左右，孤零零的铜箔就“自封”为负极，直至电池组装完成。
接着离子的第一次发现之旅开启，它从正极出发，以金属的形式沉积到负极集流体，在负极集流体上形成金属层，这时候名不副实的铜箔将负极名号“让位”给了金属层。随后的放电过程中，离子从负极集流体上“逃”出来，返回它的“出生地” ，如此电池完成了首次充放电循环，负极也就出现了。

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图4：无负极金属电池示意图,资料来源：锦缎研究院
而这种形式的新技术，被命名为无负极金属电池技术。这项黑科技，最大的好处是可以大幅提升能量密度，而这不正好可以解决钠离子电池低能量密度的痛点么，我们似乎看到了下一代钠离子电池的破局曙光。
03黑科技首发畅想：下一代钠离子电池
【1】黑科技中的工艺难题
金属电池其实不是最近才有，早在上世纪七十年代锂离子电池刚诞生时，埃克森的M.S.Whittingham（2019年诺贝尔化学奖得主）就采用硫化钛作为正极材料、金属锂作为负极材料，制成首个锂金属电池。但是用金属锂作为负极，缺点和优点一样突出，锂金属负极在充放电过程中产生的巨大体积膨胀以及锂枝晶生长的问题，导致锂金属电池在循环寿命与安全性方面存在严重短板，当时的技术条件下完全没有商品化可能。
到了1985年，加拿大公司MoliEnergy还真把锂金属电池商业化了，可惜技术没到家，卖出的产品在五年内大量起火，最后不得不全部召回公司。到了1989年， MoliEnergy破产，成为先烈。两年后，索尼推出第一款商用锂离子电池，锂离子电池以其高能量密度和较高安全性高的优势席卷整个消费类电子市场，这使得锂金属电池黯然失色，锂离子电池自此成为主角。