理论上能量密度接近汽油，让电动车续航轻松突破2000公里，金属空气电池这一“颠覆级”技术正从实验室走向产业化前沿。
2025年10月，工信部在新能源电池产业发展大会上明确将“金属空气电池”列为与全固态电池并列的新一代电池技术研发重点。这一政策表态让金属空气电池从技术储备走向台前，引发了产业界的广泛关注。
作为理论上能量密度最接近燃油的电池技术，金属空气电池正在成为全球电池技术竞争的新焦点。随着理论研究的深入和技术瓶颈的突破，金属空气电池有望在未来的能源存储和电动汽车领域扮演重要角色。
金属空气电池是一种“以金属为燃料、空气为氧化剂”的发电装置，其工作原理是通过金属负极与空气中氧气的氧化还原反应产生电能。
与传统锂电池相比，金属空气电池展现出多方面的核心优势，堪称一次技术上的“降维打击”。
能量密度是金属空气电池最引以为傲的优势。由于无需携带正极活性物质（氧气取自空气），电池重量大幅降低。
以锂空气电池为例，其理论能量密度可达11140Wh/kg，远超当前锂电池仅约250-350Wh/kg的水平，接近汽油的12000Wh/kg。这意味着搭载金属空气电池的电动车续航有望轻松突破2000公里，彻底解决用户的“里程焦虑”。
在环保性方面，金属空气电池同样表现出色。金属空气电池的“燃料”是金属（可循环回收）和空气，放电产物主要为金属氧化物和水，无毒无害。
相比锂电池回收难、电解液污染等问题，其全生命周期更清洁，更契合“双碳”目标下的绿色能源转型需求。
安全性是金属空气电池的另一大优势。金属空气电池无易燃有机电解液，热失控风险极低。
以锌空气电池为例，即使过充或短路，也仅会缓慢生成氧化锌，避免了锂电池常见的起火爆炸问题，更适合对安全性要求高的场景如储能、低速车等。
成本潜力更是金属空气电池备受关注的重要因素。金属（铝、锌）资源储量丰富且价格稳定，氧气取之不尽。
随着技术成熟，金属空气电池的理论成本仅为锂电池的1/3-1/2（铝空气电池约0.3元/Wh，锂电池约0.6-0.8元/Wh），大规模产业化后降本空间巨大。
金属空气电池主要分为锌空气、铝空气、锂空气三大路线，当前发展阶段与应用场景差异显著。
锌空气电池：消费电子领域的“隐形王者”
锌空气电池是目前商业化最成熟的金属空气电池。其负极采用高纯度锌，正极以空气中的氧气为活性物质，技术路径清晰，已广泛应用于助听器、电子手表、计算器等小型电子设备。
锌空气电池的电荷量是锌锰电池的3倍以上，在小型设备领域展现出强大竞争力。
不过锌空气电池也面临一系列挑战：无法充电（需换电）、密封性差（易受CO₂/水汽影响）、功率密度低（难以适配高能耗场景）。
但在低速车、备用电源等领域，其低成本、长寿命的优势仍具吸引力。近年来，随着技术进步，可充电锌空气电池也成为研发热点。
铝空气电池：高能量密度的“潜力股”
铝空气电池以铝为负极，能量密度约8100Wh/kg，仅次于锂空气电池，且铝资源丰富（地壳含量8.3%）、耐腐蚀性强。
目前主要用于备用电源（如通信基站）、军事装备及海洋工程（无需频繁维护）。
铝空气电池面临比功率低（放电电流小）、自放电率高（长期存放电量流失）、充放电循环差（需定期更换铝电极）等问题。
但在储能调峰、偏远地区供电等对功率要求不高的场景，其长续航优势显著。
锂空气电池：“终极电池”候选者
锂空气电池理论能量密度最高（接近燃油），被视为“替代燃油车的终极电池”。目前已在实验室实现超过1000次循环，但离产业化仍有距离。
锂空气电池面临的技术难点包括：放电产物（过氧化锂）易堵塞电极孔隙，导致容量衰减；充电时锂枝晶生长可能引发短路；水分/CO₂会破坏正极结构。
突破方向主要集中在：固态电解质（抑制枝晶）、高效催化剂（降低过电位）、密封设计（隔绝杂质）。一旦解决这些问题，锂空气电池或颠覆整个新能源产业。
根据QYResearch的调研统计，2024年全球金属空气电池市场销售额达到了3.35亿美元，预计2031年将达到8.52亿美元，年复合增长率（CAGR）为14.5%（2025-2031）。
在全球市场，金属空气电池核心厂商主要有GP Batteries (Gold Peak)、Duracell Activair、Maxell等公司。该行业内前三的企业占据了超过50%的市场份额。
北美、欧洲、中国、日本、印度等地区是该产品的主要生产地区，其中北美与中国市场各占据了约30%的市场份额。
从产品类型看，金属空气电池可根据材料划分为锌空气电池、铝空气电池、锂空气电池等，被广泛运用在电子设备、储能、电动汽车及其他领域。
中国市场在过去几年变化较快，2024年市场规模约占全球的相当比例，预计2031年将进一步增长，届时全球占比将显著提升。
金属空气电池技术的快速发展离不开全球科研机构的持续创新。催化剂的研发是提升金属空气电池性能的关键。
中国科学院化学研究所李玉良院士团队黄长水研究员课题组最近开发出一种具有Janus结构的一体化催化剂Co3O4/CoNGDY，可用于双功能催化氧转化，实现高耐用的锌空气电池。
基于Co3O4/CoNGDY的双功能特性，研究组组装了可充电的锌空气电池，该电池展现出746.8 mAh g−1的高比容量和超过5000小时的工作寿命。
此外，他们还实现了具有模块化及可恢复性的Co3O4/CoNGDY基固态锌空气电池，其功率密度高达167.6 mW cm−2。
另一方面，国际学界也在积极开发新型催化剂。一项发表《Materials Today Communications》的研究表明，NiS2-rGO催化剂表现出优异的双功能电催化活性。
使用该催化剂的锌空气电池实现了828 mAh g[Zn]-1的高比容量，在86 mA cm−2的电流密度下，峰值功率密度达到46 mW cm−2，并表现出超过165小时的循环稳定性。
印度SRM科技学院Maiyalagan等学者系统综述了金属-空气电池中双功能催化微环境设计的最新进展。
他们指出，开发具有增强性能和耐用性的富含地球的双功能催化剂是未来研究方向，旨在指导未来开发可扩展应用的先进双功能催化剂。
金属空气电池虽处发展早期，但已有不少中国企业提前卡位，从技术储备到产业化落地，形成了较为完整的产业链布局。
鹏辉能源是国内少数同时布局锌、铝空气电池的企业，技术储备深厚。其锌空气电池已应用于消费电子（如耳机、计算器），铝空气电池在储能、低速车领域完成样品验证。
公司依托消费电池的成熟渠道，可快速将金属空气电池导入现有市场，缩短商业化周期。
雄韬股份专注锌空气电池研发超10年，拥有从材料制备到电池组装的全产业链能力。
其锌空气电池能量密度达600Wh/kg，循环寿命超500次，在通信基站备用电源领域已实现小批量供货（替换传统铅酸电池，寿命延长3倍）。
云铝股份作为全球电解铝龙头（年产能300万吨），掌握低成本铝资源，参股的铝空气电池项目可直接对接上游原材料，成本优势显著。
目前其铝空气电池原型机能量密度达7500Wh/kg，已应用于应急电源车。
宁德时代作为全球动力电池龙头，研发投入超百亿，对锂空气电池的布局具有战略意义。
公司已申请多项固态电解质、高效催化剂相关专利，目标是将锂空气电池能量密度提升至500Wh/kg以上（当前锂电池约300Wh/kg）。
一旦技术突破，宁德时代有望复制锂电池的“垄断地位”，主导下一代电池革命。
科力远这家以镍氢电池闻名的公司（给丰田混动车型供应电池），在金属空气电池领域也有“前瞻性布局”——研发“金属空气-镍氢混合电池系统”。简单说，就是把金属空气电池的高能量密度和镍氢电池的高功率密度结合起来：金属空气负责续航（提供能量），镍氢负责加速、爬坡（提供功率），这样既能解决电动车的续航焦虑，又能保证动力性能。它的优势是“系统集成经验”：镍氢电池系统需要复杂的BMS（电池管理系统），而科力远在这方面有20年经验，能把金属空气电池和镍氢电池的管理系统整合到一起，这可不是随便一家电池厂能做到的。虽然现在还在实验室阶段，但这种“混合系统”的思路，可能比纯金属空气电池更容易落地（规避了金属空气电池功率密度低的缺点），值得长期跟踪。
在上游材料领域，怡球资源作为再生铝龙头，已提前锁定电池铝原料供给主动权。
公司当前铝合金锭产能64万吨，马来西亚130万吨扩建项目设备陆续进场，建成后将成为亚洲最大生产商，可满足未来电池用铝增量需求。
金属空气电池虽然被政策加持，但仍处于“早期阶段”，发展过程中机遇与挑战并存。
技术瓶颈是当前最主要挑战。析氢副反应（导致电池寿命缩短）、电极催化效率低两大技术难题制约了金属空气电池的商业化进程。
特别是在锂空气电池领域，放电产物（过氧化锂）易堵塞电极孔隙，导致容量衰减；充电时锂枝晶生长可能引发短路；水分/CO₂会破坏正极结构。
产业竞争也不可忽视。锂电池的“防御反击”不可忽视，当前锂电池企业也在加速技术迭代，如宁德时代的麒麟电池、比亚迪的刀片电池，短期内仍将占据主流，金属空气电池难以快速替代。
此外，替代技术（如全固态电池）竞争也在加剧。
尽管面临挑战，金属空气电池的发展机遇同样显著：
政策红利窗口期已打开，工信部首次将其列为重点，未来3-5年将有专项基金、研发补贴等政策落地，就像2015年锂电池的“补贴时代”，提前布局的企业将快速成长。
场景落地提速，通信备电、应急电源等场景已小规模应用，2025-2028年是商业化关键期。
中国企业全球领先，全球金属空气电池研发中，中国企业在锌空气、铝空气领域专利数量占比超60%，且已形成产业链协同，有望复制锂电池“中国主导”的格局。
金属空气电池的出现，就像2010年的锂电池——当时谁也没想到，10年后它会支撑起万亿级新能源汽车市场。如今，工信部的表态，相当于为这一赛道按下“启动键”。
随着技术突破与成本下降，金属空气电池将逐步从应急、储能场景，渗透到新能源汽车领域，重构千亿级市场。
未来3-5年，随着研发投入加大，技术瓶颈有望逐步攻克，就像2015年的锂电池，从实验室走向产业化仅用了4年。
对产业参与者而言，布局这一赛道的核心不是“追涨”，而是“选对标的+长期陪伴”：优先选择有技术壁垒、有资源优势、有场景落地的企业，忽略单纯“蹭概念”的标的。
从更广阔的视角看，金属空气电池技术的发展将直接影响全球能源转型和碳中和进程。
随着金属空气电池与可再生能源的结合日益紧密，我们有望在未来看到更多“清洁能源+清洁存储”的解决方案，加速全球脱碳进程。
正如十年前锂电池技术催生了万亿美元市值的电动汽车产业，金属空气电池正站在产业爆发的起点。政策、技术、市场三重利好叠加，正在加速这一“理论上最接近燃油”的电池技术从实验室走向产业化。
那些在材料、制造工艺和系统集成上提前布局的企业，有望在能源存储的新时代抢占先机。下一个十年，金属空气电池极有可能成为改变能源格局的关键技术之一，重构千亿级储能市场。
$科力远(SH600478)$ $鹏辉能源(SZ300438)$ $雄韬股份(SZ002733)$
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