专访张跃钢：盟维科技引领锂金属电池技术革新，助力电动航空未来

前  言

2024年11月18日，国际电动航空（昆山）论坛盛大开幕，聚焦电动及新能源航空领域的最新发展趋势。安徽盟维新能源科技有限公司创始人兼董事长张跃钢先生，作为锂金属电池技术的领军者，接受了中经网的独家专访。

关于盟维科技

全球锂金属电池技术先行者盟维科技，自2018年成立以来，成功研发出以金属锂为负极的高能量密度电池。成为全球首个突破锂金属电池技术瓶颈，并实现500Wh/kg级高能量密度、高安全性新体系动力电池批量交付的企业。这也极大推动了低空领域飞行器荷载和续航痛点问题的切实解决。

公司不仅在全球首创了锂金属电池自动化制造产线，并升级为了智能工程平台，还积极参与行业标准制定，其高能量密度系列和高倍率系列锂金属电池产品已成功通过多家国内外知名企业的验证，包括高空长航时无人机客户、行业无人机客户以及eVOTL客户等，进一步证明了其在锂金属电池领域的专业能力和市场影响力。

正  文

中经总网王文慧：张董事长好，很高兴认识您，有幸在国际电动航空论坛上聆听了您所做的精彩报告。“以史为鉴，可知兴替”，您在报告中系统地梳理了电池能源的历史，让我们对电池的发展历程有了清晰的认识。此外，您与美国Joby公司的创始人就氢能源动力与电能源的应用进行了深入的交流，展现出的自信和敏锐很让人欣赏，这方面我会在后面有些小问题会向您请教。

除此之外，峰飞田总提出的“电动航空正在改变世界”的观点，是否更契合了您对电池能源技术和产业的发展前景充满了期待？不过，觉得大家更愿意先了解一下您个人的经历，可否请您先分享一下，您是如何进入电池领域的？

张跃钢：谢谢。我毕业于清华大学物理系，后在东京大学攻读材料学博士，专注于纳米材料的研究。当时，碳纳米管作为一种新兴的纳米材料，因其卓越的力学和电学性质备受瞩目，我亦投身于此领域的探索。

起初，我的研究方向聚焦于半导体应用，博士毕业后跟随碳纳米管的发现者在日本NEC基础研究所工作数年，深入研究了纳米材料的生长及其电学性质。随后，我前往美国，于2000年前后在斯坦福大学完成博士后研究，并加入全球最大的半导体制造商英特尔。英特尔当时正探索新材料以替代传统硅材料，我领导了一些项目，评估纳米材料在半导体行业的应用潜力。

2002年左右，我们意识到纳米材料在半导体器件上的应用尚不成熟，科学上还未证明其可行性，因此我转而从事阻变数字存储器方面的工作。然而，机缘巧合之下，我得以与美国伯克利国家实验室合作，该实验室计划成立新的纳米中心。考虑到当时半导体新材料研究的前景我决定回归学术界，加入美国能源部的伯克利国家实验室。在伯克利实验室，我开始探索纳米管和石墨烯等新材料在能源方面的应用。伯克利实验室当时领导着美国的锂离子电池研究，这为我快速进入该研究领域提供了宝贵的资源和平台。

中经总网王文慧：您的经历真是丰富啊。听了您的介绍，我也深刻感受到，科研确实走在时代的前沿，这都得益于像您这样的学者对未知世界的勇敢探索，为人类带来了福祉。

张跃钢：是的，当时锂离子电池研究并不热门，但伯克利团队一直深耕此领域，积累了丰富的经验。2008年，特斯拉开始将电池应用于新能源汽车，电池技术因此受到更多关注。特别是斯坦福大学的诺贝尔奖得主朱棣文，他在伯克利实验室担任主任时推动了锂电池的研究，后来担任能源部部长时也对能源政策产生了影响。我看到这个契机，与伯克利团队的老教授们合作，开始考虑将新材料应用于能源存储。当时，气候变化和能源可持续性成为热议话题，可再生能源的趋势已不可逆转。

相比半导体领域，我认为能源方面的需求和前景更大，因为半导体在美国已非常成熟，前沿研究的改变空间有限。因此，我全力转向能源应用研究，特别是氢能源和锂离子电池。氢能源的存储仍是个难题，但锂离子电池因其便利性而展现出巨大潜力。

因此，我们着手探索锂离子电池发展的关键方向——如何在理论能量密度上实现成倍提升。那时，锂离子电池的性能每年仅提升10%-20%，而我们习惯了半导体行业摩尔定律带来的两年一倍的性能飞跃。我们渴望找到新材料，能实现电池性能的革命性突破。

其实，可用的新材料大多已被研究过，如金属锂。80年代就曾研究过，但当时技术无法确保其安全性，锂的沉积难以控制，容易形成树枝状凸起，导致短路、起火甚至爆炸。现有锂离子电池虽通过改用石墨等碳材料提高了安全性，但牺牲了能量密度。我们认为，要实现革命性改变，还需重新启用公认的最佳材料——锂金属。

于是，我们针对锂金属负极及硫正极等新材料展开了一系列研究。从2008年至2011年，我们在锂硫电池研究上取得了显著进展。同时，我开始考虑回国工作。

中经总网王文慧：我认为，科研上的敏锐是产业发展的先锋，具有极其重要的价值和意义。您能在当时锂离子电池研究尚未热门之际，敏锐地洞察到这一领域的潜力，这无疑是一次既勇敢又明智的尝试。我听说，您是在2018年成立的盟维科技？

张跃钢：对。2012年年底我回国后，选择了苏州作为工作地点，苏州新建了一个中国科学院纳米技术与纳米仿生研究所，我在那里组建了一个团队。这个团队的目标之一是将金属锂产业化，我们的总经理周莉莎是第一个加入我研究组的工作人员，她正好在研究所内毕业。还有昨天主持会议的李洪飞，他是我的第一个学生，他们都是我们团队的创始成员。

当时，研究所鼓励产业化推进，所以我们除了继续做基础研究外，还组建了一个针对新型电池的研究组。我们一起验证了锂硫电池的可制造性，发现之前在美国研究的锂硫体系的可制造性存在很大问题，真正的电池难以实现。所以我们推倒了之前的经验，重新设计电池。这就是为什么我们2013年组建团队，直到2018年才真正在安徽开始制造电池。这五年里，我们一直在摸索如何真正工程化地利用锂金属的特性，制造出一个像锂离子电池一样可用的电池。

后来，我们将新体系电池正式称为锂金属电池，这标志着从科研名称转向工业产品名称的转变。2017年，我们觉得技术已经成熟，于是成立了安徽盟维新能源科技有限公司。2018年，我们在那里建立了第一个生产基地。2019年就推出了第一个产品——420Wh/kg的锂金属电池。

中经总网王文慧：这种电池应用在什么地方？

张跃钢：当时有一些无人机企业找上门来合作。我们也评估了几家企业，包括大疆。但是，大疆主要生产小型无人机，而我们的电池当时并不太适合他们，因为我们的批量小，虽然能量密度高且验证时间短，他们对成本要求也很高，而且当时低空经济尚未兴起，所以我们并没有深入洽谈此事。最终，我们选择了与国内外一些正在研发高空无人机的厂商合作，他们生产的飞机体积大但超轻量化。

中经总网王文慧：以现在的局面来看您当时的经历，再一次验证您的先见之明，研发走在时代发展的前沿了。

张跃钢：在应用方面，我们当时已经有了产品，并考虑了针对什么市场。最初，大家都认为电池主要应用于新能源汽车，但我觉得我们的电池从成熟性来说，还需要时间。我在硅谷观察过国际大公司以及很多创业小公司的产品开发过程，知道从概念到产品最短也需要5年，这也验证了我们确实用了5年。

中经总网王文慧：产业和科研是不同的，知道这个道理，和您亲自下场，进入产业也是两回事，心情和心态都会有所不同。

张跃钢：确实不一样。从有产品到产品成熟，通常需要5~10年，这是最常见的。没有这段时间的积累，再想弯道超车也很难。因此，我们当时也比较耐心，寻找一些特殊的应用场景。因为新能源汽车领域大家都在拼成本，这对创业公司来说完全没有机会。我们的投入有限，成本是规模效应，不是技术驱动。我们是技术驱动的公司，所以要找那些对技术和性能有绝对刚性要求的应用场景。

当时，国内的航空业还不成熟，但国外的航空业已经开始转型。在新能源汽车之后，大家认为交通需要低碳化转变。国外的航空业也在往电动化转型，很多文章都在讨论传统航空的碳排放比例过高。虽然汽车的整体排放量大，但从使用比例上看，航空的碳排放占比非常高。因此，要让航空普及，就必须解决碳排放问题。而航空对电池的要求非常高，比汽车高得多，因为它需要克服势能。

中经总网王文慧：什么是势能？

张跃钢：势能是由于物体所处的高度而具有的能量，它是重力作用下的能量表现。汽车主要依赖动能来行驶，行驶过程中只需克服摩擦力和空气阻力即可前进。当然，汽车也有势能，比如在上坡时需要克服重力。但对于飞行器来说，除了克服空气阻力外，更重要的是要克服重力以升高。就是你要升多高，你就要重量乘以高度，这个能量是要克服的，否则飞行器无法升高。

中经总网王文慧：这真是要技术支持。

张跃钢：对，所以飞行器对能量的需求更大，而且克服势能与飞行器本体的重量成正比。也就是说，电池越重，每增加10%的起飞重量，所需克服的势能也会相应增加10%。这与汽车不同，汽车增加的重量虽然会增加摩擦力，但需要乘以一个小于1的摩擦系数，所以汽车对电池重量的要求并没有那么严格。汽车更关注的是电池尺寸能否适应汽车空间，对重量并没有那么敏感。

中经总网王文慧：您这是走了一条特别艰难的路。

张跃钢：对，但其实我们还是很幸运，因为当时全球范围内还没有超过400Wh/kg性能的产品化电池。我们公司成立后，就引领了这一领域的发展。2020年，清华启迪帮我们发布了第一条新闻，宣布我们实现了超过500Wh/kg的电池性能，这是全球首个达到这一水平的产品，所以当时这条新闻引起了很大轰动，很多地方都来询问。然而，对于新能源汽车领域来说，这项技术显然还不够成熟，所以我们当时主要寻找的是高空无人机的厂商。高空无人机对电源轻量化的需求是必须的，特别是要飞到2万米高空。国外的厂商已经测算出，必须达到400Wh/kg的门槛才可能应用，当然能量密度越高越好，重量越轻越好。这是高空无人机的刚需，与低空无人机不同，高空无人机需要在高空中持续飞行一整晚，完全依靠电池来维持。

中经总网王文慧：您太谦虚了，这样的幸运不是谁都能得到的。不过，我不太懂，您这样的电池是超级电池吗？如何做到可以持续放电一整夜的？

张跃钢：这种无人机与太阳能板相结合，也被称为太阳能无人机。高空无人机在白天时，其巨大的翅膀上铺设着高效太阳能板，可以依靠太阳能供电。由于它飞行在云层之上，高空晴朗无云，因此可以持续接收太阳能。它们的目标是实现长达半年的滞空时间，但目前尚未达到这一目标。这不仅仅是电池的问题，飞机设计也尚未完全成熟。不过，大家都在进行尝试，将这种无人机作为商业通信中继伪卫星的一种应用。

中经总网王文慧：我报道eVTOL较多，对其续航能力有所了解。大家也常问及eVTOL的续航时长。想请问，以eVTOL为例，如果使用贵公司的电池，续航等方面会有何表现？

张跃钢：eVTOL的电池与我们之前提到的高空太阳能无人机电池设计完全不同，因为它们的放电倍率不同。高空太阳能无人机需要持续放电一整晚，所以放电速度非常慢，比新能源汽车还要慢。而eVTOL和小型旋翼无人机则需要在短时间内快速克服势能，因此它们的功率要求较大，放电倍率也相应较高，大概是我们太阳能无人机电池的几十倍甚至上百倍。

我们在2022年推出了专门针对高功率需求的P型电池，这种电池可以持续5C放电，功率比新能源汽车大4、5倍。当时正好是疫情时期，国外市场机会有限。但到了2023年，随着低空经济的兴起，eVTOL厂商如雨后春笋般涌现，我们也把重心从太阳能无人机转移到了旋翼无人机上，包括eVTOL、送货无人机、植保无人机和巡检无人机等。

中经总网王文慧：那现在市场份额已经占了多少？

张跃钢：无人机市场这两年才兴起，厂商们更倾向于使用现成的货架产品。而同时，我们也并不希望这个新产品过早地成为一个货架产品，因为我们需要时间去积累和打磨它的特性。所以我们更倾向于合作开发。

中经总网王文慧：我想问一下，现在已经货架上有这个产品了，咱们肯定要占领这个市场，那优势在哪？比如说就是能量密度吗？

张跃钢：能量密度是我们的最大优势。当然，还有其它优势，比如放电倍率等。但是锂离子电池已经发展多年，它体系的一些特点，例如循环次数的延长方法已经比较完善，我们还在追赶。我们看中的是未来的长期发展趋势。现在eVTOL的全球订单量还不到7000架，即使我们全包了，市场也不大。所以我们要往前看，看到市场起来以后，我们能不能占住这个市场。

中经总网王文慧：我有一事不明白，关于电池能量密度，如果您已经知道了让它能量密度提高的方法，为什么还要那么长时间呢？

张跃钢：新材料的理论容量虽然早已知晓，但是除了实现它的能量密度，还需要平衡别的指标，因为一个产品它是综合指标，它是短板决定了这个产品能不能用，并不是长板。例如，锂金属电池在80年代就已有人尝试用于汽车，但因起火爆炸问题而被放弃。解决这一问题需要深入了解锂结晶生长的机理，并找到合适的材料来抑制其生长。这个过程需要长时间的试错和优化。即使找到了合适的材料，也可能影响其他性能，因此需要综合优化。所以，5年是一个相对顺利的研发周期。

中经总网王文慧：那么，说到这，我拿出在开始就想问您的问题，您跟Joby公司创始人深入讨论了氢能源，那么，这两种能源有没有竞争关系，您觉得氢能源对锂电池在电动航空方面的应用有何影响？

张跃钢：其实，Joby公司产品主流仍是纯电动，氢能源只是其收购的一家公司在做的项目。氢能源虽好，但将其转化为实用电能仍需电池，因此电池仍是不可或缺的。氢能源利用基本上都使用混动方案，相当于在飞机上放置了一个发电机。然而，氢能源的利用受限于经济因素，系统复杂且成本高，对于价格较低的产品来说并不划算。因此，纯电方案在旋翼无人机或短距通航飞机中更具优势。

中经总网王文慧：我以为氢能源会影响到短距通航飞机的使用，现在看来不会了？

张跃钢：不会。短距通航飞机，如旋翼eVTOL，使用纯电方案更为简单、安全、经济。虽然氢能源在某些方面有其优势，但考虑到价格和维修成本，纯电方案仍是首选。

中经总网王文慧：我听说用电启动飞行操纵比较容易，这是否与驱动方式有关？

张跃钢：是的。纯电驱动使得飞行操纵更为简单和容易。这也是eVTOL等电动飞机的一个显著特点。而氢能源等复杂系统可能会增加维护的复杂性。

中经总网王文慧：我懂了，虽然您跟Joby那个公司的创始人进行了讨论，但我明白了咱们这个电池的核心地位是坚决不可撼动的。对于不同类型的飞机，电池的应用方向可能有所不同。请问，目前研发的锂电池在eVTOL等飞行器上的应用情况如何，特别是其重量和续航方面？

张跃钢：对于长程飞机，纯电可能不太现实，因为目前我们能想象的电池最高能量密度是1000Wh/kg，这仅适用于中程飞行。对于eVTOL或旋翼无人机等，我们目前能提供的产品能量密度约为400Wh/kg，这相对于现有的锂离子电池提高了50%至100%。

中经总网王文慧：400Wh/kg的能量密度在目前国内企业中是最高的吗？如果将这种400Wh/kg的锂电池应用于eVTOL上，飞行时间会有多长？

张跃钢：与现有的高倍率锂离子电池相比，如果使用相同的起飞重量和电池量进行调整，我们的电量提供可以高一倍。也就是说，如果其它飞机飞15分钟，使用我们的电池可能会飞30分钟甚至更长，因为起飞时耗电较多，后续飞行时间会更长。

中经总网王文慧：有人认为电池是推动eVTOL等通航飞机在应用场景上广泛使用的关键。您对此有何看法？

张跃钢：我完全同意。就像新能源汽车的发展一样，电池性能的提升推动了其销量的增长。未来，电池性能也可能成为推动电动航空发展的关键。

中经总网王文慧：我的一个朋友告诉我，她现在特别喜欢开电动车。我问她为什么，她说开一天电动车只需充电8块钱左右，可开她家的油车就需要几十甚至上百块，这个差别非常大。因此，她现在无论走到哪里，即使停车不方便，也愿意开电动车。同样地，大家对于eVTOL这种飞行器的期待也在于其便捷性、短距运输以及低廉的运行成本，这使得电动化的趋势日益显著。因此，我们非常期待您在锂电池技术方面能有更大的突破，让更多人能够将其更好地应用到日常生活中。

张跃钢：非常感谢您的期待和支持。我们深知锂电池技术在推动电动化趋势中的关键作用，也明白大家对于更高效、更经济、更环保的电池技术的渴望。因此，我们会继续努力，加大研发投入，不断突破技术瓶颈，为大家带来性能更优、成本更低、安全性更高的电池技术和产品，以满足不同领域、不同场景下的应用需求，让更多人能够享受到电动化带来的便利和优势。