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又一个续航1000公里,叫板蔚来固态电池?广汽埃安石墨烯电池将发布

蔚来抛出固态电池这个“杀器”没多久,广汽埃安祭出了石墨烯电池。

1月15日,广汽埃安于官方微博发布全新预告称,其石墨烯基超级快充电池已进入实车量产测试阶段,并将于本月底发布有关石墨烯电池技术的详细信息。

根据官方发布的海报信息来看,石墨烯基超级快充电池可在 8 分钟充满至80%,采用硅作为负极材料,NEDC续航里程可达1000公里。如果按照多数人日均20公里以内的行驶里程来算,这款电池的推出,意味着硅负极电池将进入“月充时代”。

官方信息还显示,该墨烯基超级快充电池已经过电池枪击安全测试,“即将量产搭载,不用等到明年”。

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来源:官方海报

近日动力电池领域新技术频出,资本市场便如同被注入了一支“兴奋剂”。

昨日广汽埃安石墨烯电池消息一经发布,广汽集团A股拉升至涨停,截至收盘,该股报12.52元,全日成交10.2亿元。广汽集团港股尾盘也大幅拉升,涨幅一度超20%,收于9.38港元。此外,石墨烯概念股也有不同程度上涨。

1月9日,蔚来在NIO Day 上发布了首款旗舰轿车ET7,以及150kWh固态电池包,宣称可实现360Wh/kg的能量密度,使续航里程突破1000公里,并将于2022年第四季度使用。

消息一出,不仅引爆新能源车产业圈,1月11日,蔚来更是股价大涨6.42%,市值一度超过1000亿美金,可谓是名利双收。

1月13日,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了全新汽车品牌“IM智己”,并全球首发两款量产定型车。

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,新车预计今年四季度实现量产交付。

新的电池技术令资本市场兴奋,但各自前景如何?又能借此窥见未来电池技术发展方向为何?

石墨烯电池

要想将石墨烯技术融入电池产业,主要有两个方向,一是作为导电添加剂,二是作为负极材料。

若将其作为负极材料,高成本则将是很大的壁垒。据分析,假如动力电池将石墨烯作为负极主材料,电动车造价将非常高,假如用作添加剂,则能接受其成本。

但若将其作为导电添加剂,其本质还是锂电池。并且在常温下,石墨烯也无法做到超导,与更廉价的添加剂相比,并没有太多优势。

此外,石墨烯电池也不是新技术,已在实验室验证多年,理论上对提高电池充电接受能力是有帮助的,但对其它性能的提高所起作用并不大。况且石墨烯制备工艺较为复杂,成本较常规的石墨,甚至被广泛看好的硅负极都要高出很多,且保证石墨烯多批次稳定性的难度更大。

如何解决低成本高质量石墨烯制备、石墨烯堵塞锂离子通道等问题成为石墨烯电池能否落地的重要问题。而要应用在量产车上,仍面临诸多问题需要落地检验。

固态电池

长期以来,固态电池一直被视为一种突破当今电动汽车性能限制的方法。

当前车企搭载的主流产品均为传统锂离子电池,主要由正负极材料、电解液和隔膜组成。正负极材料决定了电池的容量,电解液及隔膜作为传输锂离子的介质。

固态电池则是使用固体电解质,替代了传统锂离子电池的电解液和隔膜。能大幅降低热失控风险,安全性更好;通过采用金属锂负极,能将电池能量密度提升70%以上。

与液态锂电池相比,固态锂电池具有更高能量密度及更安全等优势,被业界认为是锂电行业的未来最高技术路线。

不过,固态锂电池现阶段仍有诸多技术障碍亟待突破,例如在电池循环的过程中,固固界面容易接触不良,这也导致了固态电池量产难度加大;快充性能并不佳、制备工艺复杂、价格高昂等。

因此市场预计,全固态电池规模化量产至少需要5-10年时间。

而蔚来发布会上提到的固态电池三大核心技术,“原位固化固液电解质”、“无机预锂化硅碳负极”、“纳米级包覆超高镍正极”。业内人士分析称,本质上没有颠覆性技术,就是热固化电池,并不是真正意义上的固态电池,只是新名词。在NIO Day的第二天,蔚来汽车CEO李斌承认,蔚来即将应用的并非全固态电池,而是带有少量电解液的半固态电池。

掺硅补锂电池

掺硅和补锂是两个技术,负极掺硅是为了提升能量密度,补锂则是为了提升循环寿命。它们都有助于提升动力电池性能,在较高能量密度的产品上,已经广泛应用。

要提升电池能量密度,正极材料和负极材料的比容量都需要提升。

正极端一般采用高镍材料,大家熟悉的811就是一种;负极则是采用硅基负极。

之所以选择硅,是因为硅基负极材料的理论克容量是4200Ah/g,以现在技术水平,要将电池做到300Wh/kg,硅基负极是必不可少的。

资料显示,硅基负极材料一般分为两大类,一种是硅碳负极,即纳米硅和石墨掺混使用,理论克容量超过3000mAh/g,但实际刚超2000mAh/g;另一种是硅氧负极,氧化亚硅掺混石墨作为负极,大致克容量为1400-1800mAh/g。

目前来看,两种负极应用侧重点有所不同。国轩高科工程研究总院负极材料技术负责人林少雄对曾表示,国内上硅碳负极一般用到3C产品比较多;动力电池方面,一般采用硅氧负极比较多。

但是硅也存在很大的缺点。膨胀率高,充放电膨胀可达300%左右;产量低,目前国内只有贝特瑞能够大批量供货;成本高,国盛证券数据显示,最低端的硅基负极价格均在10万以上。

补锂技术就是预锂化技术。目的是补偿锂损耗,延长循环寿命,从而达到减缓衰减的作用。

之所以要补锂,这主要是由于硅负极材料第二大缺点——首效低。目前补锂技术存在两大瓶颈:安全和技术成熟度。

值得一提的是,特斯拉4680电池导入了硅负极;1月8日,国轩高科发布的210Wh/Kg LFP电芯,采用的也是掺硅补锂技术。

以上新技术近期频繁被提及,叫法不同,技术手段有些微差异,但它们都有一个共同点,都应用到了硅。同时也释放出一个重要信息:掺硅以及预锂化技术或即将步入大规模应用阶段。

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