本質上沒有顛覆性技術,更多的是,沿著行業公認主流技術路線的推進和落地,并不是真正意義上的固態電池。

蔚來汽車150kWh的固態電池是什么?

蔚來NIO Day第四年,朋友圈被眾多媒體朋友搶發,汽車人參考認為有兩個信息是值得深挖的,一是150kWh的固態電池,二是Innovusion的激光雷達。

本文就對發布會提到的固態電池三大核心技術,眾多的專業詞匯,進行深度的拆分和解讀——

納米級包覆超高鎳正極

我們需要把這個詞拆開來看,“超高鎳”指的是正極材料,提高鎳的含量,能提高正極材料的克容量,從而提高單體能量密度,這是行業主流路線,“超高”汽車人參考認為至少是三元811,甚至是9系。

需要指出的是,蔚來在100kWh電池包采用的是較安全的鎳55(Ni55)高電壓單晶材料,結構配合CTP。而“超高鎳”,蔚來汽車又選擇了另外一條路。

“納米級包覆”指的是工藝,超高鎳帶動結構不穩定,往往需要在材料表面包覆抗蝕層,防止釋氧,但包覆太厚又會影響鋰離子從正極材料的脫嵌,因此采用的是納米級的包覆,即把包覆做薄。

無機預鋰化硅碳負極

也需要把這個詞拆開來看,“硅碳負極”指的是負極材料,石墨負極有較高的穩定性,但石墨的能量密度比較低(理論克容量約372mAh/g);硅基材料具有很高的能量密度(理論克容量4200mAh/g),在負極加入硅后,能夠讓負極材料的理論克容量提升約10倍。

但加入硅后,需要解決兩種材料在充放電過程中體積膨脹不同,硅的體積膨脹為320%,而碳僅為12%,膨脹不同,結構就會坍塌。

硅碳負極也是當前行業的主流路線,大多數電池企業的負極材料都早已經開始摻硅,并在逐漸提高硅的含量。

蔚來汽車150kWh的固態電池是什么?并不是真正意義上的技術

而寬度在10納米左右、長度無限制的一維的硅納米線是當前一種新的思路。

另外需要指出的是,負極采用硅碳體系,單體能量密度會有一個天花板,大概在300Wh/kg的水平,而要繼續實現能量密度的突破,采用金屬負極是其中一種可能,也就是鋰金屬電池,能量密度可以做到500-600Wh/kg的水平。

顯然,蔚來汽車目前也并沒有采用這種路線。

“預鋰化”指的是工藝,在電池化成時,額外尋找一個鋰源,讓負極形成的SEI膜不消耗正極脫嵌的鋰離子(約有10%~35%的首次不可逆鋰損失),最終提高電池的容量,常見的預鋰化方式是在負極(金屬Li粉和Li箔)或者正極補鋰。

預鋰化業界也開發了很多年,但是鋰很活躍,需要解決安全和高成本的問題。

而蔚來汽車“無機預鋰化”,汽車人參考認為應該指的是將無機粉末添加到熔融鋰中形成混合物的方式。

原位固化固液電解質

這個詞比較繞口,核心在“固液電解質”,所謂原位固化,就是逐步把當前的液態電解質轉換為固體,而不是一步到位全固態的方法。

也就是蔚來汽車的固態電池,本質上是同時含有固態電解質和液態電解質的鋰電池。

按照2022年底量產計劃,再結合國內相關企業研發進展,汽車人參考認為,蔚來半固態電池,具體應該是一端電極是全固態,另一端電極是液態,固態電解質接近或超過一半質量比/體積比。

而行業里面說的固態電池,真正意義上指的是全固態電解質鋰電池。

蔚來汽車150kWh的固態電池是什么?并不是真正意義上的技術

目前有氧化物、硫化物、聚合物(有機物)三種技術路線:

聚合物容易加工,最容易利用現有設備通過改造實現量產,但缺點是離子電導率最低,電化學穩定性不好,容易短路,能量密度有局限。

氧化物的導電率高于聚合物,但機械性能堅硬,與正極活性材料固-固接觸不好,目前國內企業衛藍、清陶、輝能都是走的這條路線。

硫化物接觸性好,離子電導率超過液態電解液,未來最可能的技術路線(日系居多),但是需要解決產品成本高和空氣穩定性差的問題。

全固態電池的定位,就是全方位取代當前的液態鋰離子電池。但是各個材料都有局限性,還在開發之中,距離真正的應用,需要跨越“技術”和“量產”兩座大山。

小結

蔚來汽車的“固態電池”,包括了正極高鎳、負極硅碳、電解質半固態三個關鍵點,分別在材料和工藝兩個層面進行了技術創新。

本質上沒有顛覆性技術,更多的是,沿著行業公認主流技術路線的推進和落地,并不是真正意義上的固態電池。

在大家都在唱贊歌的時候,需要有媒體從中立的角度,去看待技術的本身,回到本文題目,要不要給蔚來固態電池潑一盆冷水,似乎也并不重要了。

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