广汽昊铂全固态电池解析

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4月12日,广汽集团在其2024科技日上推出了高安全大容量全固态动力电池,容量达到了30Ah, 能量密度为400Wh/kg, 整车续航里程可轻松超过1000km,而且在采用了超高镍正极和超大容量硅负极的情况下,还能实现电池在200℃热箱测试中不发生爆炸。那么,广汽这款全固态电池到底采用了什么电解质,其指标的技术领先性以及可行性如何?本文带您一探究竟。

一、广汽昊铂全固态电池解析

根据发布会上公布的信息,这款全固态电池的能量密度为400Wh/kg以及910Wh/L,较现有的液态电池提升50%以上,其中正极材料为高镍三元,克容量发挥达到了220mAh/g。

这已经基本接近三元材料的容量极限了,因为按照275mAh/g的理论克容量以及80%脱锂材料结构不释氧来计算的话,最高就是220mAh/g的容量发挥。

值得注意的是,其正极材料在85%活性物质占比的情况下,面容量发挥达到了5mAh/cm2, 一方面离不开220mAh/g的容量发挥和26.74mg/cm2 的面密度,另一方面要实现400Wh/kg的能量密度,也离不开超厚电极的制备,使正极活性材料占比接近55%。

按照发布会上的信息,正极片厚度增加40%。考虑到传统的正极片厚度在50~70um左右,那这款固态电池极片的厚度在70~100um左右。

如此厚的极片需要固态电解质具备超高的离子电导率,在所有候选者中只有硫化物电解质的离子电导率(最高32mS/cm)室温下超过了当前的液态电解液(~10mS/cm),能够实现厚极片下的高容量发挥。

而且硫化物的密度一般<2g/cc, 相对比较低,膜的厚度也能做到15um以下,有利于400Wh/kg高比能电池的实现,所以广汽大概率采用了硫化物电解质。

实际上,早在三年前美国的Solid Power公司在其上市路演的PPT中就提到了硫化物全固态电池能够达到的一些性能水平。

其中高镍811正极跟高容量硅基负极的体系能量密度能达到390Wh/kg和930Wh/L, 跟广汽公布的400Wh/kg以及910Wh/L十分接近。

更为巧合的是,Solid Power在2023年中旬披露的美国能源部项目进展中,采用的硅负极的克容量就是1500mAh/g, 跟广汽的第三代海绵硅负极不谋而合。

大概率广汽就是采用的硫化物电解质体系制备的全固态电池,只是朝着高能量密度的方向优化,所以并没有提及快充能力(实际上,很多硫化物体系具备3C以上的快充性能)

值得注意的是,虽然硫化物固态电解质具备高比能,快充以及宽温度区间(广汽也提到了-40~100℃)等优势,其在空气中的稳定性,与微量水反应生成的H2S的毒性以及对设备的腐蚀性制约了其大规模发展。发布会上广汽提到了采用干法电极的制备技术来降低对设备的腐蚀。

此外,硫化物固态电池需要施加几百个大气压力才能够实现长循环,这在电池系统中是很难实现的。虽然广汽在制造时采用了跟丰田类似的液体加压的界面融合工艺,不过没有太多提及这款固态电池的循环寿命,估计不会特别好。因为循环寿命也是丰田正在着手解决的核心问题,制约着硫化物电池的产业化进程。

安全方面,硫化物电解质在200℃以下基本不跟高镍811反应,但在220℃以上就开始有剧烈反应,所以发布会上广汽只公布了200℃热箱通过,并没有展示GB 38031中要求的300℃不发生热失控的绝对安全的电池。

此外,目前Li2S的价格还比较高,电池的BOM成本也居高不下,不具备大规模推广的条件。所以一个固态电池的发布会不足以支持广汽集团的市值增加。

小结:虽然广汽三缄其口,没有提及电解质的信息,根据技术日上公布的资料,这款100%固态电解质的全固态电池大概率是基于硫化物电解质。能够实现400Wh/kg的能量密度以及200℃的热箱安全,也算是挺大的突破,不过距离真正的产业化,道路还很漫长。

值得注意的是,广汽在宣传上经常言过其实,2021年在百人会上曾高调宣传既能千里续航,又能超级快充的石墨烯电池,随后被欧阳明高院士以不点名的方式回怼了。这一次全固态电池的发布,希望不是雷声大雨点小,期待着能在2026年给整个行业带来惊喜。

全部讨论

广汽的PPT做得非常优秀。

04-24 22:20

感觉大家都在抢一步去做这个固态电池,很好奇昊铂这次的表现

04-24 22:05

车企卷智驾卷电池是头等大事,昊铂卷对了,冰箱彩电的堆料而已。

04-19 14:16