固态报告系列三：无负极：从零到一

电力设备及新能源 强于大市（维持评级） 固态报告系列三：无负极——从零到一 无负极电池是对传统锂电池结构的颠覆式创新。无负极电池通过放弃传统石墨/锂金属负极活性材料，直接利用正极材料自身活性锂储存形成动态可逆的“沉积/溶解”原位循环机制，可以将全电池能量密度推向极致，被视为高能量密度锂金属电池的终极选择。 无负极电池有望实现锂离子电池能量密度的突破。无负极电池不存在负极活性物质的特点提供了质量/体积能量密度上的优势。相较于石墨负极锂离子电池，无负极电池大幅削减了负极的体积和质量占比，体现出将质量能量密度提高约35%和体积能量密度提高80%的潜力。同时，由于摒弃负极活性材料大幅简化了程序工艺，单位瓦时降本可达15%至25%。 作者 无负极电池科研加速迭代。抑制锂枝晶生长是突破无负极电池技术瓶颈的关键。在集流体改性领域，通过亲锂材料修饰界面，可以降低锂沉积的势垒，并作用于铜集流体表面的锂成核位点，引导锂均匀且紧凑地成核；在电解液改性领域，西湖大学工学院王建辉团队研发的穿梭耦合电解液，可以在负极表面形成一层约8nm厚、亚纳米级均匀的固态电解质界面膜，从而实现平面沉积溶解，从根源上避免枝晶产生，推动了无负极电池量产化节奏。 分析师张磊SAC：S1070525100001邮箱：zhanglei2@cgws.com 相关研究 宁德时代发布“自生成负极技术”，领衔无负极电池发展。2025年4月21日，宁德时代在超级科技日活动上公布了一项“自生成负极”技术，通过使金属以元素的形式沉积在集流体上，电池体积能量密度提升60%，重量能量密度提升50%。该技术实现了纳米级的界面组分和结构、自生成负极界面保护层、高热稳定的新型有机溶剂体系，灵活适配各种材料体系。钠离子体系下自生成负极电池体积能量密度可达350Wh/L，磷酸盐体系自生成负极电池可达680-780Wh/L,三元体系自生成负极电池可达1000Wh/L以上。 1、《固态报告系列二：干法工艺的破晓时分》2026-04-142、《固态电池加速落地，储能量价齐升—电新周报（2026.4.6-2026.4.10）》2026-04-143、《钠电破局叠加大储放量，电新赛道再添新引 擎—电 新 周 报 （2026.3.30-2026.4.3）》2026-04-07 风险提示：下游需求不达预期；技术迭代的风险；政策变化的风险；原材料价格变动的风险。 内容目录 1.无负极电池：锂电领域的颠覆性技术........................................................................................................31.1无负极电池：高能量密度锂电池的终极选择......................................................................................31.2无负极电池：能量密度突破，降本潜力显著......................................................................................51.3无负极电池：科研加速突破，技术迭代迅猛......................................................................................62.宁德时代：无负极电池布局先行者...........................................................................................................8风险提示.................................................................................................................................................10 图表目录 图表1：锂离子电池、锂金属电池和无负极电池结构对比..............................................................................3图表2：无负极电池充放电状态下负极结构变化...........................................................................................4图表3：传统锂离子电池各部分质量分布（占比）........................................................................................4图表4：无负极电池各部分质量分布（实际质量）........................................................................................4图表5：无负极电池质量和体积能量密度实现跨越性突破..............................................................................5图表6：无负极锂金属电池与传统锂金属电池属性对比.................................................................................5图表7：锂枝晶对负极造成的问题示意图.....................................................................................................6图表8：DDM工艺路线和Cu/Cu-CNTs两种不同界面上的锂沉积....................................................................7图表9：BAFF电解液中不同充放电状态下铜箔的大视角倾斜SEM图像...........................................................7图表10：宁德时代发布自生成负极技术......................................................................................................8图表11：宁德时代自生成负极界面保护层技术............................................................................................8图表12：宁德时代高热稳定新型有机溶剂体系............................................................................................8图表13：宁德时代自生成负极技术灵活适配各种材料体系............................................................................9 1.无负极电池：锂电领域的颠覆性技术 1.1无负极电池：高能量密度锂电池的终极选择 无负极电池技术是一种高能量密度的锂金属电池。根据粉体网，传统锂离子电池以石墨为负极，其较低的理论容量（372mAh/g）已经不能满足日益增长的能源需求。以理论比容量更高（3890mAh/g）氧化还原电位更低（-3.04V vs SHE）的锂金属材料替代石墨被视为极具前景的策略。然而锂金属在充放电循环中存在锂枝晶的生长、电解质和电极之间的副反应以及死锂的产生等现象，导致锂金属电池的库仑效率低于石墨负极。通过放弃传统锂金属作为负极，无负极电池可以将全电池能量密度推向极致，被视为高能量密度锂金属电池的终极选择。 资料来源：粉体网公众号，长城证券产业金融研究院 无负极电池是对传统锂电池结构的颠覆式创新。根据粉体网，无负极电池的关键技术是直接利用正极材料（如LiFePO4, NCM等）自身的活性锂储存，放弃传统锂金属作为负极，从而降低电池系统质量，提高电化学循环性能。充电时，正极层状氧化物晶格提供脱嵌的锂离子，经由电解液传输到负极铜集流体表面还原形成负极锂沉积层；放电时，锂金属通过氧化还原反应溶解回到正极结构，利用动态可逆的“沉积/溶解”机制原位循环利用金属锂。 资料来源：《高循环稳定性准固态无负极锂金属电池的设计构筑及性能研究》，长城证券产业金融研究院 无负极电池不存在负极活性物质的特点提供了质量/体积能量密度上的优势。根据梁淑贞《高能量密度无负极锂金属电池研究进展》和邢建博《高循环稳定性准固态无负极锂金属电池的设计构筑及性能研究》等研究，从体积上看，在其他电池组件均相同的情况下，为维持合适的N/P比，锂离子电池的负极约占电池体积的一半；从质量上看，石墨负极的质量在传统锂电池中的占比达27.8%。无负极锂金属电池通过采用一种“空的”铜箔集流体，将所有可用的Li都存储在正极中，相较于石墨负极锂离子电池，大幅削减了负极的体积和质量占比，体现出将质量能量密度提高约35%和体积能量密度提高约80%的潜能。 资料来源：《高循环稳定性准固态无负极锂金属电池的设计构筑及性能研究长城证券产业金融研究院》，资料来源：《高循环稳定性准固态无负极锂金属电池的设计构筑及性能研 究》，长城证券产业金融研究院 1.2无负极电池：能量密度突破，降本潜力显著 无负极电池实现了锂离子电池能量密度的突破,综合性能优势显著。根据方晓亮《无负极锂金属电池的研究进展》，无负极锂金属电池的理论质量能量密度和体积能量密度分别达到650Wh/Kg和1300Wh/L，相比传统锂离子电池增幅达110%以上。根据环球零碳公众号，西湖大学王建辉团队制造的无负极锂金属软包电池在没有任何集流体修饰和外源补锂的条件下，能量密度达到508Wh/Kg和1668Wh/L。该电池在80%放电深度上稳定充放电循环突破350次，支持2650W/kg超高功率下持续放电超过130秒，综合性能优势显著。 资料来源：《无负极锂金属电池的研究进展》,长城证券产业金融研究院 无负极电池可以显著降低电池成本和制作工艺难度。无负极电池彻底摒弃了负极活性材料，节省了负极材料尤其是昂贵的锂金属材料的成本。根据环球零碳公众号测算，无负极电池单位瓦时成本相比商用石墨基锂离子电池还可降低15%至25%。同时，无负极电池简化了电池结构，不再需要制备石墨负极，这在缩减了电池制造流程的同时，也省去了负极极片生产和研发的成本，有助于制备和开发更具经济优势的高性能电池。 资料来源：《无负极锂金属电池的研究进展》，长城证券产业金融研究院 1.3无负极电池：科研加速突破，技术迭代迅猛 抑制锂枝晶生长是突破无负极电池技术瓶颈的关键。根据杨晓《无负极锂金属电池三维集流体构筑及其枝晶抑制作用研究》，无负极电池作为一种特殊的锂金属电池，锂金属沉积与溶解会导致锂枝晶的形成与生长以及“死锂”的堆积，最终引发电极形状的剧烈变化，从而加速电池的失效，降低循环寿命和电池的库仑效率。此外，若锂枝晶刺穿隔膜，容易造成电池内部短路，诱发热失控，并最终导致爆炸。抑制锂枝晶生长的技术路线主要包括集流体改性、电解液改性、添加额外锂源、循环参数设计等。 资料来源：《无负极锂金属电池三维集流体构筑及其枝晶抑制作用研究》，长城证券产业金融研究院 铜基集流体改性通过亲锂材料修饰引导锂离子均匀成核抑制锂枝晶。根据杨晓《无负极锂金属电