2024年4月8日,智己汽车正式发布“超级智能轿车”智己L6,业内首个准900V超快充固态电池正式亮相,命名“第一代光年固态电池”,其容量高达133kW,峰值充电功率可达400kW,充电12分钟,续航可增加400km,CLTC纯电续航里程将超过1000km。那么,这款光年固态电池其采用了什么技术,有什么特殊之处,我们将来一探究竟。在了解光年固态电池之前,我们先看一下何为固态电池,固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是,固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。由于科学界认为锂离子电池已经到达极限,固态电池于近年被视为可以继承锂离子电池地位的电池。固态锂电池技术采用锂、钠制成的玻璃化合物为传导物质,取代以往锂电池的电解液,大大提升锂电池的能量密度。

传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”,摇椅的两端为电池的正负两极,中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员,在摇椅的两端来回奔跑,在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中,电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同,只不过其电解质为固态,具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端,传导更大的电流,进而提升电池容量。因此,同样的电量,固态电池体积将变得更小。不仅如此,固态电池中由于没有电解液,封存将会变得更加容易,在汽车等大型设备上使用时,也不需要再额外增加冷却管、电子控件等,不仅节约了成本,还能有效减轻重量。固态电池也有其四大优势,轻、薄、柔性化、安全。使用了全固态电解质后,锂离子电池的适用材料体系也会发生改变,其中核心的一点就是可以不必使用嵌锂的石墨负极,而是直接使用金属锂来做负极,这样可以明显减轻负极材料的用量,使得整个电池的能量密度有明显提高。传统锂离子电池中,需要使用隔膜和电解液,它们加起来占据了电池中近40%的体积和25%的质量。而如果把它们用固态电解质取代(主要有有机和无机陶瓷材料两个体系),正负极之间的距离(传统上由隔膜电解液填充,现在由固态电解质填充)可以缩短到甚至只有几到十几个微米,这样电池的厚度就能大大地降低——因此全固态电池技术是电池小型化,薄膜化的必经之路。柔性化的前景。即使是脆性的陶瓷材料,在厚度薄到毫米级以下后经常是可以弯曲的,材料会变得有柔性。相应的,全固态电池在轻薄化后柔性程度也会有明显的提高,通过使用适当的封装材料(不能是刚性的外壳),制成的电池可以经受几百到几千次的弯曲而保证性能基本不衰减。传统锂电池可能发生以下危险:(1) 在大电流下工作有可能出现锂枝晶,从而刺破隔膜导致短路破坏。 (2)电解液为有机液体,在高温下发生副反应、氧化分解、产生气体、发生燃烧的倾向都会加剧。采用全固态电池技术,以上两点问题就可以直接得到解决。

业界根据液态电解质在电池材料中的质量百分比含量,将锂电池分为液态电池(25%)、半固态电池(5%-10%)、准固态电池(0%-5%)和全固态电池(0%)。其中,半固态电池、准固态电池既有液态电解质又有固态电解质,统称为混合固液电解质,是当前国内各大固态电池厂商探索液态电池向全固态电池过渡的环节。
智己L6搭载的第一代光年固态电池,本质上是含有机隔膜,并且增加了氧化物电解质涂层的半固体电池,跟目前的液态电池设计类似,并不算具有颠覆意义的物种。并且智己L6固态电池的合作供应方,清陶能源联合创始人、总经理李峥表示:“严格来说,智己L6搭载第一代‘光年固态电池’属于半固态电池,为增强固态电解质的锂离子导电性,我们在电解质中加入了10%的浸润液。明年跟上上汽合作开发的无隔膜二代固态电池才有望搭载上车。
第一代半固态半液态电池,含有机隔膜,复合电解质,低电解液含量(5—10%),采用三元高镍正极以及碳硅负极,以氧化物电解质为主,添加聚合物形成复合电解质(IPC),采用纳米固态电解质涂覆以及固态电解质层成型,能量密度在400Wh/kg以下。
第二代半固态电池,无有机隔膜,复合电解质,更低电解液含量(5%以下),提高固态电解质电导率,负极含锂来提高能量密度(400-500Wh/kg)。
第三代全固态电池,复合电解质隔膜,固态电解质,采用金属锂负极实现500Wh/kg的超高能量密度。

从智己L6发布会上的资料来看,光年固态电池的电池包尺寸与100kWh液态电池一致,都是204颗电芯,100kWh的电池包使用的电芯容量是133Ah,能量密度是239Wh/kg,尺寸为44*179*119mm,按照超高镍正极和高比能硅碳负极的体系,额定电压一般降低到3.56V左右,这样计算单个电芯的容量为183.5Ah. 而且按照电芯上限电压4.2V的话,系统最高电压857V,也符合准900V的叫法。

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