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上期我們大概了解了下固态電池的優勢,與目前所面臨的一些量産方面的問題。評論區有觀衆老爺就說了,不對啊,印象裏蔚來好像 2、3 年前就發布過一個 150kWh 版本的固态電池,手機裏頭 VIVO 甚至已經用上了固态電池。
編輯|秦志聰
準确來說呢,這兩個用的不叫固态電池,叫半固态電池。上期我們其實大概提到過,固态電池面臨的主要問題有兩個,一個是固固界面的結合問題。由于材料的性質不同,加上車身難以避免的振動,很難保證電池内固态正極和固态電解質的緊密結合,這會讓锂離子傳輸變得更加困難,增大電池内阻。最後導緻電池内阻上升,除了讓發熱量變大之外,還會影響動力性能。
點子這不就來了嗎,既想保留固态電解質的優勢,又想規避固固界面的結合問題怎麽辦呢?保留一部分液态的電解質,侵潤正負極和固态電解質,讓原本固固結合變成固液固的形式,問題不就解決了嗎。沒錯,這就是半固态電池的大緻原理。從液體重量百分比來分,25wt% 的我們歸到液态電池,有發布會提到過的凝膠電池其實是液體含量 10% 的意思。半固态要求液體含量在 5%。而真正的固态電池,要求液體含量爲零。正是因爲保留了部分液體電解質,半固态電池也要承擔液體電解質所帶來的危險,還沒辦法在正負極材料上徹底放飛自我,徹底的金屬锂負極是不用想了,正極也隻能在現有的三元锂材料上再下下功夫。
以蔚來的那款 150kwh 的電池包爲例,當時發布會上所說的三大核心技術,其實就分别對應的正負極和電解質的處理。正極是納米級包覆超高鎳正極,通過提升鎳在正極材料中的占比,提升能量密度。而納米級包裹可以看作是一種穩固正極材料結構但又盡量不影響锂離子進去的包裹方式。負極常用的石墨穩定性雖然高,但是能量密度比較低,和石墨其實也就是碳同族的矽,活性更強,理論上的能量密度是差不多是石墨的十倍,但是充放電過程中,體積會膨脹三倍。所以蔚來是在石墨負極裏摻雜了一點矽和锂進去。加入锂是爲了讓電池第一次充放電,負極形成 SEI 膜的時候,不消耗正極過來的锂離子。這叫摻矽補锂,是目前比較常見的手段了。至于電解質,蔚來的解釋是原位固化固液電解質,所謂原位固化,就是逐步把當前的液态電解質轉換爲固體,而不是一步到位全固态的方法。其實就是半固态的電解質。
固的不純粹,比液的又有進步,得到的結果就是半固态電池的各項性能居于固态電池和液體電池之間。目前液态電池能量密度在 300kWh/kg,固态電池呢理論上能做到 500,蔚來的這款能量密度是 360kWh/kg,跟上下的差距都挺明顯的。
還一個有意思的是,這塊電池的生産商是衛藍,最近出來的上汽那個固态電池生産商是清陶,都算是規模不大的創業公司。這背後也說明了固态電池的發展現狀,大家都站在同一起跑線上,甯德時代比亞迪的優勢可能在量産階段、普及階段,但真正能帶來驚喜的,或許不一定是他倆呢。