蔚来固态电池的三大核心技术揭秘

蔚来固态电池发布会亮点

在蔚来NIO Day的盛会上，我们目睹了固态电池技术的重大突破。这场备受瞩目的发布会，不仅引发了朋友圈的广泛关注，更激起了汽车行业对未来技术的热烈讨论。其中，150kWh的固态电池和Innovusion的激光雷达两大亮点，成为了媒体和汽车爱好者们热议的焦点。本文将针对蔚来固态电池的三大核心技术进行深入剖析，带你领略这场纳米级创新背后的技术魅力。

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纳米级创新的核心技术分析

纳米级包覆超高镍正极

将这个术语拆解，我们能够更深入地理解其含义。首先，“超高镍”是指正极材料中镍的含量极高，这样做能够提升正极材料的克容量，进而增加单体电池的能量密度，这是当前行业普遍追求的发展方向。而“超高”的具体标准，汽车行业普遍认为至少应达到三元811，甚至更高至9系水平。

值得注意的是，蔚来在100kWh电池包中采用的是更为安全的镍55（Ni55）高电压单晶材料，这种材料结构与CTP技术相结合，既保证了电池的安全性又提升了能量密度。而对于“超高镍”的选择，蔚来汽车则走了一条不同的技术路线。

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“纳米级包覆”则是针对超高镍材料的一项关键工艺。由于超高镍材料在结构上存在不稳定性，因此需要在其表面覆盖一层抗蚀层来防止释氧。然而，包覆层过厚会影响锂离子在正极材料中的脱嵌效率，所以采用了纳米级的轻薄包覆技术，既保证了材料的稳定性又不会损失锂离子脱嵌的效率。

无机预锂化硅碳负极

同样地，我们将这个术语拆解以便更深入地理解其内涵。这里的“硅碳负极”指的是电池的负极材料。石墨负极以其稳定性著称，但其能量密度相对较低，约为372mAh/g。相比之下，硅基材料则具有显著更高的能量密度，其理论克容量可达4200mAh/g。通过在负极中加入硅，可以显著提升负极材料的理论克容量，大约提升10倍。

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然而，加入硅后也面临一个挑战：硅和碳在充放电过程中的体积膨胀率不同。硅的体积膨胀率高达320%，而碳的仅为12%。这种显著的差异会导致材料结构在充放电过程中发生坍塌，进而影响电池的性能。为了解决这一问题，无机预锂化技术被引入，以优化硅碳负极的性能。

“预锂化”是一种特定的工艺，旨在提高电池的容量。在电池的化成过程中，通过额外引入一个锂源，可以确保负极形成的SEI膜不消耗正极脱嵌的锂离子，从而减少约10%~35%的首次不可逆锂损失。常见的预锂化方法包括在负极（如金属Li粉和Li箔）或正极中补锂。

原位固化固液电解质

“原位固化固液电解质”这个概念可能听起来有些复杂，但关键在于理解其核心——即“固液电解质”。这种技术涉及到一个逐步的过程，通过原位固化，将当前的液态电解质逐渐转化为固体，而非直接采用全固态的方法。因此，蔚来汽车所采用的固态电池，实质上是一种结合了固态电解质与液态电解质的锂电池。

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按照2022年底的量产计划，并结合国内相关企业的研发进展，汽车行业专家分析认为，蔚来所采用的半固态电池设计，可能是一端电极采用全固态电解质，而另一端电极则保留液态电解质，使得固态电解质在质量比或体积比上接近或超过一半。

值得注意的是，行业内所指的固态电池，通常是指全固态电解质锂电池。目前，固态电池的研发主要涉及三种技术路线：氧化物、硫化物和聚合物（有机物）。聚合物技术路线因其易于加工而受到青睐，利用现有设备进行改造即可实现量产。然而，其离子电导率较低、电化学稳定性欠佳以及能量密度有限等缺点也需正视。

小结

蔚来汽车的“固态电池”设计，涵盖了正极高镍、负极硅碳以及半固态电解质三大核心要素，这些改进在材料科学和工艺技术层面均有所创新。然而，从本质上看，这些技术并未带来颠覆性的变革，而是在行业公认的主流技术路线上进行了推进和实际应用。因此，在众多赞誉之声中，我们有必要从客观中立的角度审视这些技术的真正内涵。

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