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秒杀所有电池?宁德时代最新黑科技“凝聚态电池”真神还是忽悠人
发布时间:2024-02-28 点击: 次 编辑:admin

  要知道,宁德时代去年发布的麒麟电池,基于811高镍三元正极体系,电芯单体能量密度能顶到350Wh/kg,这在目前已经是妥妥的业界天花板水平了。

  原本续航700公里的车,装上凝聚态电池之后,在整车重量不变的情况下,续航可以直奔1500公里以上,

  都是有可能的。说它是压倒燃油车的最后一根稻草?不,它可能会把燃油车秒得渣都不剩!

  以往宁德时代的发布会,风格都是简短而不简单,短短10分钟不到的时间里信息量巨大,非常烧脑。可这次凝聚态电池发布会,根本不像宁德时代的风格,

  整场发布会时长仅为7分58秒,其中“前摇”占了前5分钟,连仓颉造字、莱特兄弟造飞机、阿波罗11登月……这些跟电池八竿子打不着的东西都能扯出来。

  结果到了讲凝聚态电池本身,吴凯只用了短短几句线分钟不到,紧接着就鞠了个躬,光速下班!

  在查资料的过程中发现,凝聚态物理竟然是当今物理学最大也是最重要的分支学科之一。百度对于凝聚态的解释,也是十分高大上:

  这也让产生了好奇心,凝聚态的物质到底长什么样?结果,搜了半天除了一些抽象的微观粒子图,就是各种高校教科书,什么量子力学、场论、形核,也太前沿太高大上了。

  所以,宁德时代所指的“凝聚态电池”到底是什么呢?我们只能用咬文嚼字的方式来猜测,其中

  ,“聚”大概指的是聚合物,连起来叫“凝胶聚合物电池”?动力电池根据电解液(电解质)不同的状态,可分为液态、

  和固态。其中半固态电池顾名思义,电解质物理性质介于液态和固态之间,可以是混凝土泥浆状的固液混合液,也可以是柔软富有弹性的果冻凝胶。

  相比纯固态电池,半固态电池无论技术难度还是成本,都更容易实现落地。包括我在内的很多行业内人士都猜测,宁德时代的“凝聚态电池”很有可能是半固态电池的一种?

  去年6月重庆车展上,宁德时代曾毓群首次对外提出了“凝聚态电池”这个词:“除全固态电池、半固态电池,包括大家没有听过的凝聚态电池,宁德时代都在搞。”

  早在1957年,人类就创造出了首款电动飞机。显然,电动飞机并没有活下来,原因也很简单,电池太重了。飞机选择烧油,主要还是因为燃油轻。

  凝聚态电池的500Wh/kg能量密度,确实可以使同续航下电池重量降低接近一半。

  但即便如此,有业内人士对凝聚态电池在飞机上的应用仍然是存疑的,毕竟汽油的能量密度约为3500Wh/kg,是普通电池的10-15倍。即便凝聚态电池再牛,也遭不住汽油能量的数量级碾压啊。

  知乎上有人分析称,凝聚态电池如果成组后系统能量密度能做到400Wh/kg以上,

  不过,不管用在什么机型上,凝聚态电池如果主攻的是飞机市场的话,也都可以推测,这电池大概率不会太便宜。

  宁德时代凝聚态电池到底用了什么样的技术?具体通过什么手段实现的500Wh/kg超高能量密度?虽然宁德时代官方给的资料非常匮乏,但我们仍然可以通过宁德时代以往技术布局、上有产业链技术进展等等角度,去推测一波。

  无论是固态电池和半固态电池,相比液态电池都存在一个硬伤“界面问题”:在充放电过程中,电解质会因为体积膨胀,容易导致与电极片接触不良。

  去年6月,宁德时代刚刚提出“凝聚态电池”这一概念的时候,恰好也发布了一项技术专利。其内容大概是

  对于固态/半固态电池而言,其电解质大体上可以分为氧化物、硫化物和聚合物3类。

  聚合物电解质部分材料确实做到微观尺度下通过有机物碳链,将大分子排布称三维网状结构,而宏观尺度下观察,就会是类似“果冻状”的凝胶。

  常见的聚合物电解质有PEO(聚氧乙烯)、PAN(聚丙烯腈)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)和 PVDF(聚偏二氟乙烯)等等。

  。PAN的优点是轻、阻燃效果好,但缺点也很明显,就是导电率低,进而充放电效率慢。PMMA优点是阻抗小、导电性好,但受易燃这个缺点影响,应用前景并不高。

  氧化物电解质的种类就太多了,锆、钙、镁、铝的氧化物甚至部分矿物都可以用。这类材料大体上优势是成本较低、不可燃烧,但缺点是导电率偏低。

  总体看下来,无论聚合物还是氧化物电解质,主要解决的就是电解液可燃的问题,二者混合起来或许性能上是有所提升的。但还有另一个问题就是,固态电解质的导电性能确实不如电解液。

  比如,将传统锂离子电池电解液的核心原料六氟磷酸锂(LiPF6),部分或全部替换为导电率更高的双氟磺酰亚胺锂(LiFSi)。

  不过,双氟磺酰亚胺锂想要替换主流的六氟磷酸锂,还有不少缺点需要克服,比如易水解、衰减快、高温高压电环境下热稳定差等问题。

  锂电池放电的过程,从微观上看就是锂离子从正极跃迁到负极,正极和负极的能极差越大,理论上电池的能量密度就会越高。就像水电站大坝瀑布一样,落差越高,水落下的能量越大。受制于电解液易燃的性质,工程师们为了不敢把电池正负极能极差拉的太离谱,怕的就是能量密度高了之后电池不稳定,容易热失控自燃。

  而半固态电池将部分电解液替换为不可燃的电解质之后,恰恰解开了电池自燃这把“锁”,

  了。发布会上,吴凯也恰恰提到了,凝聚态电池将应用“高比能正极”和“新型负极”。

  即便9系电池热稳定性比NCM811还要差,但在只要阻燃凝胶够给力,还是有一定应用可能的。产业链方面,包括长远锂科、华友钴业、容百科技等企业,对9系正极材料都有相应的技术储备,近几年实现产业化也是有希望的。

  算是目前正极材料的能量密度天花板了,其比容量可达到250毫安时/克,基本上是目前主流电池的两倍;同时额定电压高达4.5V,碾压三元锂的3.7V,可以轻松制成1000V以上的超高压电池系统。

  不过富锂锰基材料相比三元锂材料,存在循环寿命差、衰减快、充放电慢等种种劣势。

  如果社友对电池前沿技术感兴趣的话可以私信我们,有空我们出一篇更详细的分析。

  等等。更激进一些的话,可以采用锂金属作为负极,算是目前负极材料的天花板了。这个我们在2021年底写过一篇,感兴趣可以戳:《电池技术要变天?下一代锂金属电池,离我们到底还有多远?》

  根据一位电池研发有业内人士的测算,使用富锂锰基正极+锂金属负极两种天花板材料,电池能量密度理论上可以大于450Wh/kg。由此推断,宁德时代标称凝聚态电池

  即便“猜灯谜”猜了,凝聚态电池还是有很多没法分析的地方的。比如,充电速度到底如何呢?

  要知道,小鹏G9 800V配合480KW超充桩,实现10分钟充电400公里就已经很厉害了。也就是说,凝聚态电池充电速度是800V配4C超充的4倍多?

  首先,想要达到这个充电速度,必须配合2000KW的充电桩,一个桩都快赶上一个小区的用电功率了,实在是太离谱。这么大功率的充电桩,先不说造不造得出来,首先电网就不太能吃得消。

  另外,凝聚态电池的循环寿命怎么样?这个就更难考证了,除非宁德时代自己公布实测数据。

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