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“掺硅补锂”电池技术,如何做到让汽车续航超1000公里?

1月份,由上汽集团、张江高科和阿里巴巴集团共同打造的智己汽车发布高端智能纯电动汽车品牌,并全球首发两款量产定型车。

该高端电动汽车最大的亮点,是新车将搭载上汽与宁德时代共同开发的采用“掺硅补锂电芯”技术的电池,最大续航里程超1000公里,新车预计2021年四季度实现量产交付。

“掺硅补锂”是什么?为什么该技术能支撑电动汽车续航超1000公里?

从定义来说,此次智已汽车推出的“掺硅补锂”技术与蔚来固态电池所用的“无机预锂化碳硅负极”并无本质上的差异,其实质均为提高负极中硅的含量,同时增加锂的含量,来弥补因硅含量提升而导致的电池在充放电过程中锂损耗的提高。

关于“掺硅”方面,实际上是在负极材料当中加入硅元素。原因在于,制约动力电池能量密度的已不是正极材料,因为随着NCM、NCA等正极材料的应用,正极材料的能量密度有了长足的提升。

与此相对的是,目前商用化更为普遍的、采用碳(石墨)为主要材料的负极,其比容量已经接近极限,为了满足新能源汽车高续航里程要求,提高电池的整体能量密度,硅材料脱颖而出,被认为是碳负极材料的理想替代产品。

资料显示,硅材料的质量比容量最高可达4200mAh/g,远大于碳材料的372mAh/g,是目前已知能用于负极的材料中理论比容最高的材料。同时因其低嵌锂电位、低原子质量、高能量密度,并且硅材料环境友好、储量丰富、成本较低。

关于“补锂”方面,“补锂”的必要性建立“掺硅”的基础上,为了解决碳负极材料SEI膜造成的容量损失,目前通行的方法是通过负极材料的预锂化。简单来说,就是通过预锂化对电极材料进行提前补锂,抵消形成SEI膜所造成的不可逆锂损耗,以提高电池的总容量和能量密度。

通过“掺硅补锂”,以达到提升动力电池的能量密度以及提升循环寿命,从而可令电动汽车续航超过1000公里。

不过,硅基负极制备工艺复杂,无标准化工艺,技术壁垒高,难度主要在于硅材料纳米化及与硅碳复合材料的制备工艺,属于各企业的核心技术。

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