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此“固态”非彼固态,浅析蔚来最新150kWh“固态电池组”

admin 汽车新闻 2021-01-14 02:14:09 6 0
原标题:此“固态”非彼固态,浅析蔚来最新150kWh“固态电池组”

1月9日晚,一年一度的蔚来汽车NIO DAY上,预热已久的150kwh固态电池包终于现身。 新电池包预计将于2022年第四季度正式推出,能量密度达到360Wh/kg。在新电池包的加持下,老款ES8续航可提升至730km,新款ES8能到850km,ES6和EC6超过900km,而蔚来首款中大型纯电动轿车ET7则有望突破1000km续驶里程。

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看起来,蔚来不仅先一步将特斯拉还没能量产的固态电池技术抢先开放给用户,还首先在行业内可谓彻底解决了里程焦虑问题,1000km续航+换电,即便是冬季打个五折,想必也没有人会在乎了吧。

不过,引起社会高度关注的“固态电池”近日遭业内专家泼冷水。国联汽车动力电池研究院董事长熊柏青表示,固态电池不会这么快商用。“全固态电池现在距商业化还很远,现在甚至做个演示都还很困难。10年内完全攻克全固态难度挺大,反正至少这5年没戏。”

难道一向踏实肯干的蔚来也学会PPT造车了?非也,蔚来的150kWh“固态电池”,与专家提到的固态电池技术上不属于同一类产品。

其实叫做“混合固液电解质锂电池”更准确

固态电池与目前主流的传统锂离子电池最大的不同在于电解质,固态电池则是使用固体电解质,替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜。而传统锂离子电池主要由正负极材料、电解液和隔膜组成。正负极材料决定了电池的容量,电解液及隔膜作为传输锂离子的介质。

此“固态”非彼固态,浅析蔚来最新150kWh“固态电池组”

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固态电池现阶段还处于实验室验证状态,虽然相比传统锂电池具有高能量密度和高安全性等绝佳优势,但同时还具有导电率差、循环寿命不佳、制造工艺复杂成本高等问题,难以实现量产应用。

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蔚来所谓的固态电池其实是固液混合电解质电池或者叫做“半固态”电池。这是传统锂电池到全固态电池之前的一个过渡方案,也就是同时使用固态电解质和电解液,而且保留传统锂电池的隔膜等组成部分

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即便是这种半固态电池,其360Wh/kg的能量密度依然吊打现阶段主流三元锂电池。不过,想要真正应用到量产车辆上面,蔚来在技术层面依然做出了不少的努力。

原位固化固液电解质

原位固化固液电解质主要核心在“固液电解质”。所谓原位固化,就是逐步把当前的液态电解质转换为固体,而不是一步到位全固态的方法。

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也就是上面提到的,蔚来的“固态电池”本质上是同时含有固态电解质和液态电解质的锂电池。即采用聚合物基体PVDF、PEO等作固态电解质,但聚合物基体PVDF、PEO成膜后含有残留溶剂。

新电池包的创新在于原位聚合涂覆技术,即在基膜上进行的涂覆是由原位聚合反应实现,可以改善正负极界面接触。预计原位聚合涂覆用了LLZTO、LATP等陶瓷固态电解质成分,因此叫做固态电池。

无机预锂化硅碳负极

这个词需要拆开来看,无机-预锂化-硅碳负极。

“硅碳负极”指的是负极材料。目前业内更多使用石墨负极,石墨负极主要优点是结构稳定,循环性能很好,但是其容量已经达到了瓶颈阶段(理论克容量约372mAh/g)。而硅碳负极材料由于其较高的容量(理论克容量4200mAh/g),有助于提高锂电池能量密度,是下一代电池负极的主要技术发展方向。当前的主要难点在于存在充放电过程中体积膨胀率较大、循环寿命不够、首充效率低(65%-85%)等缺点。

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“预锂化”正是为解决碳硅负极以上痛点应运而生,其实质为弥补充放电过程中不可逆的锂损耗,提前对电极材料进行补锂,以提升首次充放电效率,并提高电池的总容量和能量密度。目前,常见的预锂化方式是在负极(金属Li粉和Li箔)或者正极补锂。

“无机”大概率指的是将无机粉末添加到熔融锂中形成混合物的方式。

纳米级包覆超高镍正极

最后的“纳米级包覆超高镍正极”工艺相对更好理解。

超高镍是近年来提及频率最高的锂电池关键词之一,如我们国内很多自主车企都已经使用了三元811系(NCM的比例为8:1:1)电池,对高镍含量追求到极致的特斯拉已经用上了9系NCA电池。高镍含量有助于直接提高电池的能量密度,但同时也会使得热稳定性和循环性下降。

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蔚来为此提出的解决方案便是“纳米级包覆”。纳米级表面包覆层能够很好的抑制电解液的分解和材料的表面相变,是提升高镍三元材料稳定性的有效方法。但包覆太厚会影响锂离子从正极材料的脱嵌,因此采用的是纳米级的包覆,即把包覆做薄。

虽然不能称之为真正的固态电池,但蔚来此次发布的“半固态电池包”确实结合了当前最为前沿且可以实现的动力电池技术,一切按部就班的话,2022年交付使用装车问题不大。

届时,续航达到1000km的蔚来ET7凭借满身都是硬货的产品力,和相对极富诚意的售价,大概率会成为蔚来销量的又一个增长点。返回搜狐,查看更多

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