很多人可能不知道，苹果闷头研发锂电池已经长达 10 年。初代 iPhone 机型推出后不久，苹果就开始申请锂电池相关专利，数年前从特斯拉等大厂挖人组建团队，当时主要服务于 Project Titan 汽车项目。项目砍掉后，大量技术积累转向消费电子。如今 Apple Silicon 自研芯片功成名就，苹果瞄准了 iPhone 和 Mac 的高价值零部件 —— 锂电池。近期苹果披露的一项专利，揭开了锂金属电池的研发思路。
锂金属电池的核心是用金属锂作为负极，比容量达 3860mAh/g，是石墨负极的 10 倍以上，能大幅提升能量密度。简单来说，就是不用石墨做锂离子容器，直接在负极镀锂。锂金属电池原本和固态电池深度绑定，但苹果这款电池采用液态设计，依然有电解液和隔膜，只是负极改用金属锂。
很多人好奇，这次专利讲的是正极设计，而非负极。其实此前苹果已有负极相关的前序专利，这次先从正极入手，再拆解负极设计，就能完整看清苹果的电池架构。
液态锂电池的添加剂就像 “疫苗”，能对冲内部副反应。但传统做法是把添加剂直接溶解在电解液中，很难针对性解决正负极的不同需求。锂金属电池需要分别优化正负极的 CEI 和 SEI 界面，而传统添加剂很容易顾此失彼，适配正极的可能伤害负极，反之亦然。
苹果的解决方案，是把添加剂锁死在正极。它选用双氟草酸硼酸锂作为正极添加剂，先用 NMP 溶剂溶解，和正极活性物质、黏结剂、导电炭黑混合制成浆料，涂布在铝集流体上，蒸发溶剂后，添加剂就留在正极的黏结剂网络中。
这种锂盐熔点高、晶格能大，只有 NMP 这种供体数高的溶剂能溶解它，而电解液的溶剂供体数低，无法溶解这种锂盐。因此添加剂不会跑到电解液和负极，只会在正极参与构建 CEI 界面，防止电解液被氧化、金属溶出，稳定电池阻抗。
再来看负极设计。苹果同样用了针对性添加剂，选用双草酸硼酸锂来构建 SEI 界面，降低阻抗。更关键的是，负极加入了聚合物电解质层压层，一方面给负极提供内压，防止金属锂循环中松动脱落，避免镀锂不均；另一方面隔绝金属锂和电解液直接接触，减少副反应。
整体来看，苹果这款锂金属电池看似半固态，实则是液态体系中加入功能型聚合物界面，兼顾性能和量产可行性。需要说明的是，这些专利设计还未达到商业化标准，但苹果 10 年的技术积累不容忽视。如果说 Apple Silicon 让苹果在计算性能上一骑绝尘，那锂金属电池就能解决苹果设备的续航和寿命短板。最先落地的产品，大概率是 Apple Watch。
