鉅大LARGE | 點擊量：807次 | 2021年05月13日
此“固態(tài)”非彼固態(tài)，淺析蔚來最新150kWh“固態(tài)電池組”
一月九日晚，一年一度的蔚來汽車NIODAY上，預熱已久的150kwh固態(tài)電池包終于現身。新電池包預計將于2022年第四季度正式推出，能量密度達到360Wh/kg。在新電池包的加持下，老款ES8續(xù)航可提升至730km，新款ES8能到850km，ES6和EC6超過900km，而蔚來首款中大型純電動轎車ET7則有望突破1000km續(xù)駛里程。
看起來，蔚來不僅先一步將特斯拉還沒能量產的固態(tài)電池技術搶先開放給用戶，還首先在行業(yè)內可謂徹底解決了里程焦慮問題，1000km續(xù)航+換電，即便是冬季打個五折，想必也沒有人會在乎了吧。
不過，引起社會高度關注的“固態(tài)電池”近日遭業(yè)內專家潑冷水。國聯汽車動力鋰離子電池研究院董事長熊柏青表示，固態(tài)電池不會這么快商用?！叭虘B(tài)電池現在距商業(yè)化還很遠，現在甚至做個演示都還很困難。10年內完全攻克全固態(tài)難度挺大，反正至少這5年沒戲?！?/p>
難道一向踏實肯干的蔚來也學會PPT造車了？非也，蔚來的150kWh“固態(tài)電池”，與專家提到的固態(tài)電池技術上不屬于同一類產品。
其實叫做“混合固液電解質鋰離子電池”更準確
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
固態(tài)電池與目前主流的傳統(tǒng)鋰離子電池最大的不同在于電解質，固態(tài)電池則是使用固體電解質，替代了傳統(tǒng)鋰離子電池的電解液和隔膜。而傳統(tǒng)鋰離子電池重要由正負極材料、電解液和隔膜組成。正負極材料決定了電池的容量，電解液及隔膜作為傳輸鋰離子的介質。
固態(tài)電池現階段還處于實驗室驗證狀態(tài)，雖然相比傳統(tǒng)鋰離子電池具有高能量密度和高安全性等絕佳優(yōu)勢，但同時還具有導電率差、循環(huán)壽命不佳、制造工藝復雜成本高等問題，難以實現量產應用。
蔚來所謂的固態(tài)電池其實是固液混合電解質電池或者叫做“半固態(tài)”電池。這是傳統(tǒng)鋰離子電池到全固態(tài)電池之前的一個過渡方法，也就是同時使用固態(tài)電解質和電解液，而且保留傳統(tǒng)鋰離子電池的隔膜等組成部分。
即便是這種半固態(tài)電池，其360Wh/kg的能量密度依然吊打現階段主流三元鋰離子電池。不過，想要真正應用到量產車輛上面，蔚來在技術層面依然做出了不少的努力。
原位固化固液電解質
原位固化固液電解質重要核心在“固液電解質”。所謂原位固化，就是逐步把當前的液態(tài)電解質轉換為固體，而不是一步到位全固態(tài)的方法。
也就是上面提到的，蔚來的“固態(tài)電池”本質上是同時含有固態(tài)電解質和液態(tài)電解質的鋰離子電池。即采用聚合物基體PVDF、PEO等作固態(tài)電解質，但聚合物基體PVDF、PEO成膜后含有殘留溶劑。
新電池包的創(chuàng)新在于原位聚合涂覆技術，即在基膜上進行的涂覆是由原位聚合反應實現，可以改善正負極界面接觸。預計原位聚合涂覆用了LLZTO、LATP等陶瓷固態(tài)電解質成分，因此叫做固態(tài)電池。
無機預鋰化硅碳負極
這個詞要拆開來看，無機-預鋰化-硅碳負極。
“硅碳負極”指的是負極材料。目前業(yè)內更多使用石墨負極，石墨負極重要優(yōu)點是結構穩(wěn)定，循環(huán)性能很好，但是其容量已經達到了瓶頸階段（理論克容量約372mAh/g）。而硅碳負極材料由于其較高的容量（理論克容量4200mAh/g），有助于提高鋰離子電池能量密度，是下一代電池負極的重要技術發(fā)展方向。當前的重要難點在于存在充放電過程中體積膨脹率較大、循環(huán)壽命不夠、首充效率低（65%-85%）等缺點。
“預鋰化”正是為解決碳硅負極以上痛點應運而生，其實質為彌補充放電過程中不可逆的鋰損耗，提前對電極材料進行補鋰，以提升首次充放電效率，并提高電池的總容量和能量密度。目前，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。
“無機”大概率指的是將無機粉末添加到熔融鋰中形成混合物的方式。
納米級包覆超高鎳正極
最后的“納米級包覆超高鎳正極”工藝相對更好理解。
超高鎳是近年來提及頻率最高的鋰離子電池關鍵詞之一，如我們國內很多自主車企都已經使用了三元811系（NCM的比例為8:1:1）電池，對高鎳含量追求到極致的特斯拉已經用上了9系NCA電池。高鎳含量有助于直接提高電池的能量密度，但同時也會使得熱穩(wěn)定性和循環(huán)性下降。
蔚來為此提出的解決方法便是“納米級包覆”。納米級表面包覆層能夠很好的抑制電解液的分解和材料的表面相變，是提升高鎳三元材料穩(wěn)定性的有效方法。但包覆太厚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。
雖然不能稱之為真正的固態(tài)電池，但蔚來此次公布的“半固態(tài)電池包”確實結合了當前最為前沿且可以實現的動力鋰離子電池技術，一切按部就班的話，2022年交付使用裝車問題不大。
屆時，續(xù)航達到1000km的蔚來ET7憑借滿身都是硬貨的產品力，和相對極富誠意的售價，大概率會成為蔚來銷量的又一個上升點。
