4、广汽集团的海绵硅负极片电池技术有何亮点？它是如何解决现有的问题呢？

顾名思义，海绵的特性就是吸水后膨胀，但把水排掉后又收缩回原来的体积，不会过分膨胀甚至爆裂。据广汽研究院介绍，海绵硅负极片电池技术是一个涉及从电池正负极材料、粘结剂、极片设计到工艺生产制造等领域的技术群。海绵硅负极片电池技术的核心原理就是，让电池内部的硅负极片变得像海绵一样柔软有弹性，使硅在充放电过程中的膨胀收缩被限制和缓冲，不会碎裂。同时，让硅负极发挥出大容量的优势，像海绵吸水一样，储存更多的能量。

该技术攻克了硅负极材料在大型动力电池上的应用性难题，主要包括：

（1）“纳米复合硅技术”。这项技术是通过把硅材料控制在纳米尺度，并在表面包覆一层保护层，控制微观形貌，最大程度降低硅在充放电过程中的体积膨胀。同时，这种表面包覆保护层也避免了硅直接与电解液接触，提升了界面的稳定性。

（2）“自修复功能的粘结剂技术”。是对极片中的粘结剂进行改性优化，使其具有优异的包覆、粘结和回弹性能，能使破损的硅负极极片在膨胀收缩过程中得以修补，保持很好的电极结构的稳定性。

（3）“梯度复合涂布技术”，通过硅负极极片活性组分与非活性缓冲组分的梯度分布设计，大幅提升了活性层与集流体的结合力，改善了负极极片本体的结构稳定性。这项技术是让硅材料在充放电过程中的膨胀得到“缓冲”。

广汽集团称，通过包含以上这些海绵硅负极片电池技术的技术群，动力电池单体电芯在同等电量的情况下，体积能够减小20％，重量能够减轻14％；电池电芯能量密度可达到280Wh／kg。这样就能实现在相同的、空间紧张的车辆底盘下，放更多的电池、存更多的电量、充更多的电，所以搭载海绵硅负极电池技术的纯电动车型AION LX续航可达1000km。

从目前公开的信息来看，在这场世界范围内的硅负极续航里程“军备竞赛”中，广汽此番可以说是一匹黑马，率先公告具备量产出1008km NEDC工况续航，144．4 kw／h容量的超长续航电池，并且成功上市销售，实现全球首创，的确是一个令人振奋的新电池技术。

针对硅负极产生的一些问题，学术界也采取了相应的应对措施，但是都只是停留在实验室阶段。例如利用粘接剂法抑制体积膨胀，在2020年国际权威期刊 《nano enery》 （IF＝17．88）发表的题为《A robust network binder via localized linking by small molecules for high－areal－capacity silicon anodes in lithium－ion batteries 》的论文中，来自浙江大学的ZeHeng Li等人报告了一种通过局部的小分子连接从而可应用于高容量硅负极锂电池的粘接剂。

图13 使用PG－c－ECH 作为粘接剂的硅负极材料示意图

图14不同粘接剂的硅负极材料循环前后示意图          

图15 不同粘接剂的硅负极材料循环后微观图

该团队研发的新型PG－c－ECH型粘合剂应用硅负极材料后，在200个充放电循环后，仍旧保持2060mAh g－1的容量，这相当于实现了硅负极理论容量的50％左右。

作为能够发表在国际权威期刊上的论文数据，大抵是可以一定程度上代表当前国内学界的研究水平，尽管当前学术界普遍被认为落后于商业应用研究。但此项研究与广汽此番打出的宣传数据仍旧相差甚远。

在此，笔者也就一个小细节较个真，广汽埃安在国家工信部公示的《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录（第四十八批）》文件中显示其1008km工况续航的AION LX 车型的动力蓄电池组的总质量为690kg， 动力蓄电池组总能量为144．4kWh，那么其电池系统能量密度应该为144．4kwh／690kg，约等于0．2093kWh／kg（四舍五入后）， 换算单位以后就是209．3wh／kg ， 而广汽埃安官方微信海报宣传的数据则为205wh／kg，虽然差别不大，但是也是差别。不由得让人感叹是其宣传工作的不严谨，还是另有缘由？

图16 工信部《免征车辆购置税的新能源汽车车型目录（第四十八批）》

再者，我们来说一说续航里程，根据其海报所展示的NEDC工况续航测试，笔者查询了维基百科，NEDC是在欧洲车辆较轻且动力较弱时构思的，且最初是为燃油车设置的标准。该测试提供了一种程式化的驾驶速度模式，具有低加速度、恒速巡航和许多怠速事件。然而，在实践中，加速度要陡峭得多，部分原因是现代发动机的功率过剩，因为 0－100 公里／小时（0－62 英里／小时）的平均时间从 1981 年的 14 秒减少到2007 年为 9 秒。所以，这个所谓的1008km工况续航，904km的实测续航里程还需要打上一个问号。

并且，与此前广汽埃安官方宣传的NEDC工况续航1000公里不同的是，在大部分媒体的报道中，他们宣传的都是CLTC工况续航，而目前广汽埃安官网的详细配置里只是显示工况续航里程，并未表明具体是NEDC还是CLTC续航。毕竟相较于NEDC续航，CLTC续航号称是可以比NEDC续航测出更高续航数据的测试方法。

图19 某款电动车的不同工况下所测的续航里程数据

其中，WLTP工况下，该车型续航里程仅398km；NEDC工况下，该车型续航里程达484km；在CLTC工况下获得了最高的续航数据标的，高达509km。

另外还有一个点，在广汽埃安所有的宣传里，都没有提及硅负极电池技术的寿命问题，我们刚刚分析了，硅负极电池有一个致命的弱点就是循环性能差，寿命短，那么这一千公里的续航是否能够长期保持呢？

说到底海绵硅负极电池技术其实就是换了个电芯。最关键的还是能量密度，广汽埃安这颗电芯能量密度还不到300 Wh／kg，这跟目前先进电池还是相差甚多的。同时电池管理技术有待改进，144kwh车理论续航只有1000公里。目前同样特斯拉电池管理技术也能做到实际续航1000公里了。

据可公开查询的中国专利公布公告官网显示，广汽集团关于新能源电池技术的研发已开展多年，在硅材料性能改善与优化、负极材料的杂合复配技术、新型粘结剂、新型电解液、新型电池极片设计等多个方面取得了重大突破，并已申请了大量专利。但是从理论到实际，还需要市场的检验。因此，尽管埃安已经上市该款车型，但对于此项技术的真实性，从目前的数据来看，笔者表示仍需持怀疑态度。需要大量实测数据来支持海绵硅负极电池技术。

然而，广汽埃安还是最了解国人需求的，超充技术加长续航必定是是未来电车发展的大趋势。

参考文献

［1］广汽埃安官网．AION LX详细配置． ［OL］

［2］如何评价广汽埃安搭载1000km海绵硅负极片电池技术的AION LX在三亚顺利完成夏季测试？ ［OL］． 知乎， 2021．

［3］马增胜， 周益春， 刘军，等． 锂离子电池硅负极材料衰退机理研究的力学进展［J］．力学进展． 2013．

［4］开文明，《锂离子电池高容量硅基负极材料研究》，新时代证券研究所，2020．

［5］ Li Z， Wan Z， Zeng X， et al． A robust network binder via localized linking by small molecules for high－areal－capacity silicon anodes in lithium－ion batteries［J］． Nano Energy， 2021， 79： 105430．

［6］New European Driving Cycle． ［OL］．维基百科．2012 ．

［7］安威力． 多孔微米硅基负极材料的设计、合成及储锂性能研究［D］．武汉科技大学．