超多干货!新能源的“蔚来”疾驰而至 固态电池凭什么这么能打?
《科创板日报》(上海 , 研究员 何律衡)讯 , 周六(9日)晚间 , 蔚来汽车举行NIO DAY发布会 , 预热已久的150kwh固态电池包终于现出“庐山真面目” , 预计将于2022年第四季度正式推出 , 能量密度达到360wh/kg 。
据介绍 , 在150kwh电池包下 , 2018年ES8续航能提升至730km , 新款ES8能到850km , ES6和EC6超过900km , 而当天同步推出的首款轿车ET7则有望在新电池包的加持下 , 续航里程突破里程碑意义的1000公里 。
需要指出的是 , 当前国内乘用车市场最受欢迎的几款车型——特斯拉Model 3、比亚迪汉、以及小鹏P7 , 当前电池容量分别最高达到77 kWh、76.9 kWh、80.9 kWh , 续航里程则最高分别达到668 km、605 km以及706 km(据工信部数据) 。
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固态电池、超高续航……新款电池包结合时下最为前沿、热门的动力电池关键词 , 毫无疑问以成为蔚来汽车开年首个“秘密武器” , 为其打响新年电动车市场争夺战的第一枪 。
根据发布会介绍 , 新电池能够在性能上取得大突破 , 主要来源于三项工艺:“原位固化固液电解质”、“无机预锂化硅碳负极”、“纳米级包覆超高镍正极” , 而其似乎与特斯拉在2020电池日提出的几大电池技术(干电极+硅碳负极+超高镍)异曲同工 。
“原位固化固液电解质”:此固态电池非彼固态电池
首先是“原位固化固液电解质”工艺 。 需要注意的是 , 此次新电池所用的“固态电池”措辞 , 非彼固态电池 , 仍需使用电解液、隔膜 , 类似于准固态(半固态)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 。
而新电池包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味聚合反应实现 , 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 。
回溯至特斯拉2020电池日 , 大手笔收购Maxwell后 , 外界均猜测特斯拉会推出干电极技术 , 即不需要涂抹湿浆 , 也就不需要使用溶剂 , 这样就可以加快电池制造速度 , 降低电池制造成本 。 在电池日当天 , 干电池技术也的确成为了马斯克重点推介的技术之一 。
另据Maxwell此前介绍 , 干电池电极技术还可应用于固态电池体系 。
“无机预锂化硅碳负极”:为解决痛点各出妙招
其次是“无机预锂化硅碳负极”工艺 。 其中 , “硅碳负极”顾名思义是指由碳硅混合物组成的负极 , 目前特斯拉等电动车巨头搭载的部分锂电池 , 均已采用硅碳负极 , 但从市场格局来看 , 当前负极材料仍主要以石墨负极为主导 。
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 。 而硅碳负极材料由于其较高的容量 , 有助于现在提高锂电池能量密度 , 是下一代负极的主要发展方向 。 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 。
“无机预锂化”正是为解决碳硅负极这些痛点应运而生 , 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负极补锂 , 如锂箔补锂、锂粉补锂(SLMP)等 。
特斯拉同样为碳硅负极的技术改进有所动作 , 其在电池日前夕发布的注册页面背景图片即为一种新电池材料——硅纳米线的结构图 , 其发明者美国电池初创企业Amprius的核心技术点 , 正是在于使用硅纳米线制造电池负极 , 或能有效解决充放电过程中体积膨胀率较大的问题 。
【超多干货!新能源的“蔚来”疾驰而至 固态电池凭什么这么能打?】“纳米级包覆超高镍正极”:国内已有研究先例
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