鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:745次 | 2022年06月15日
蔚來"期貨電池"解密
周六(九日)晚間,蔚來汽車舉辦NIODAY公布會(huì),預(yù)熱已久的150kwh固態(tài)電池包終于現(xiàn)出"廬山真面目",預(yù)計(jì)將于2022年第四季度正式推出,能量密度達(dá)到360wh/kg。
據(jù)介紹,在150kwh電池包下,2018年ES8續(xù)航能提升至730km,新款ES8能到850km,ES6和EC6超過900km,而當(dāng)天同步推出的首款轎車ET7則有望在新電池包的加持下,續(xù)航里程突破里程碑意義的1000公里。
要指出的是,當(dāng)前國內(nèi)乘用車市場最受歡迎的幾款車型——TSLAModel3、比亞迪漢、以及小鵬P7,當(dāng)前電池容量分別最高達(dá)到77kWh、76.9kWh、80.9kWh,續(xù)航里程則最高分別達(dá)到668km、605km以及706km(據(jù)工信部數(shù)據(jù))。
固態(tài)電池、超高續(xù)航……新款電池包結(jié)合時(shí)下最為前沿、熱門的動(dòng)力鋰電池關(guān)鍵詞,毫無疑問以成為蔚來汽車開年首個(gè)"秘密",為其打響新年電動(dòng)汽車市場爭奪戰(zhàn)的第一槍。
根據(jù)公布會(huì)介紹,新電池能夠在性能上取得大突破,重要來源于三項(xiàng)工藝:"原位固化固液電解質(zhì)"、"無機(jī)預(yù)鋰化硅碳負(fù)極"、"納米級(jí)包覆超高鎳正極",而其似乎和TSLA在2020電池日提出的幾大電池技術(shù)(干電極+硅碳負(fù)極+超高鎳)異曲同工。
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%
"原位固化固液電解質(zhì)":此固態(tài)電池非彼固態(tài)電池
首先是"原位固化固液電解質(zhì)"工藝。要注意的是,此次新電池所用的"固態(tài)電池"措辭,非彼固態(tài)電池,仍需使用電解液、隔膜,類似于準(zhǔn)固態(tài)(半固態(tài))電池,即采用聚合物基體PVDF、PEO等作固態(tài)電解質(zhì),但聚合物基體PVDF、PEO成膜后含有殘留溶劑。
而新電池包創(chuàng)新在于原位聚合涂覆技術(shù),即在基膜上進(jìn)行的涂覆是由原味聚合反應(yīng)實(shí)現(xiàn),可以改善正負(fù)極界面接觸,預(yù)計(jì)原位聚合涂覆用了LLZTO、LATP等陶瓷固態(tài)電解質(zhì)成分,因此叫做固態(tài)電池。
回溯至TSLA2020電池日,大手筆收購Maxwell后,外界均猜測(cè)TSLA會(huì)推出干電極技術(shù),即不要涂抹濕漿,也就不要使用溶劑,這樣就可以加快電池制造速度,降低電池制造成本。在電池日當(dāng)天,干電池技術(shù)也的確成為了馬斯克重點(diǎn)推介的技術(shù)之一。
另據(jù)Maxwell此前介紹,干電池電極技術(shù)還可應(yīng)用于固態(tài)電池體系。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
"無機(jī)預(yù)鋰化硅碳負(fù)極":為解決痛點(diǎn)各出妙招
其次是"無機(jī)預(yù)鋰化硅碳負(fù)極"工藝。其中,"硅碳負(fù)極"顧名思義是指由碳硅混合物組成的負(fù)極,目前TSLA等電動(dòng)汽車巨頭搭載的部分鋰電池,均已采用硅碳負(fù)極,但從市場格局來看,當(dāng)前負(fù)極材料仍重要以石墨負(fù)極為主導(dǎo)。
石墨負(fù)極重要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,循環(huán)性能很好,但是其容量已經(jīng)達(dá)到了瓶頸階段。而硅碳負(fù)極材料由于其較高的容量,有助于現(xiàn)在提高鋰電池能量密度,是下一代負(fù)極的重要發(fā)展方向。當(dāng)前的重要難點(diǎn)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(diǎn)。
"無機(jī)預(yù)鋰化"正是為解決碳硅負(fù)極這些痛點(diǎn)應(yīng)運(yùn)而生,其實(shí)質(zhì)為彌補(bǔ)充放電過程中不可逆的鋰損耗,提前對(duì)電極材料進(jìn)行補(bǔ)鋰,以提升首次充放電效率,并提高電池的總?cè)萘亢湍芰棵芏?。目前,常見的預(yù)鋰化方式是負(fù)極補(bǔ)鋰,如鋰箔補(bǔ)鋰、鋰粉補(bǔ)鋰(SLMP)等。
TSLA同樣為碳硅負(fù)極的技術(shù)改進(jìn)有所動(dòng)作,其在電池日前夕公布的注冊(cè)頁面背景圖片即為一種新電池材料——硅納米線的結(jié)構(gòu)圖,其發(fā)明者美國電池初創(chuàng)公司Amprius的核心技術(shù)點(diǎn),正是在于使用硅納米線制造電池負(fù)極,或能有效解決充放電過程中體積膨脹率較大的問題。
"納米級(jí)包覆超高鎳正極":國內(nèi)已有研究先例
最后是"納米級(jí)包覆超高鎳正極"工藝。超高鎳已成為來提及頻率最高的鋰電池關(guān)鍵詞之一,一般認(rèn)為至少是三元811系、甚至是9系電池,而TSLA對(duì)高鎳的追求已眾所周知,其供應(yīng)商松下、LG化學(xué)已在超高鎳研發(fā)上投入巨大。
此次蔚來新電池包的亮點(diǎn)即在于前綴"納米級(jí)包覆"。資料顯示,鎳含量的提升會(huì)導(dǎo)致三元材料的熱穩(wěn)定性和循環(huán)性能下降,而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。
同時(shí),為了不影響鋰離子從正極材料的脫嵌,表面包覆層不可做得太厚,納米級(jí)的包覆的本質(zhì)即是將包覆層做到納米級(jí)別的薄度。要指出的是,在"納米級(jí)包覆"領(lǐng)域,蔚來并非"前無古人"。
據(jù)行業(yè)自媒體新能源Leader,就在去年五月,來自德方納米的ZeqinZhong及其團(tuán)隊(duì)采用納米磷酸鐵鋰對(duì)NCM811材料進(jìn)行了包覆處理,很好地抑制了電解液/NCM的界面副反應(yīng),顯著提升了NCM811材料的循環(huán)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。
可以說,蔚來"固態(tài)電池包"確實(shí)結(jié)合了當(dāng)前最為前沿的動(dòng)力鋰電池技術(shù),但從其本質(zhì)來說,卻和電動(dòng)汽車領(lǐng)頭羊TSLA在未來電池技術(shù)上的具體規(guī)劃,不謀而合。從某種程度上來說,兩大電動(dòng)汽車巨頭的共同選擇,也代表了行業(yè)中長期內(nèi)一種主流的技術(shù)方向。
在真正具有突破性的產(chǎn)品最終出世之前,哪家巨頭將搶得先機(jī),猶未可知。而蔚來汽車以150kWh固態(tài)電池先行一步,或?qū)槠浯蜷_有利局面。