「专利解密」新能源汽车新变革?蔚来全固态电池关键技术

 在新能源电动汽车领域，全固态电池凭借功率密度低，能量密度高等优良特性，吸引了诸多公司进行研究。而在前不久，蔚来汽车就提出了一项全新的固态电池方案，引起了业界的广泛关注。

相对于普通锂电池，全固态电池除了具有明显的能源效率优势，还具有结构简单、成本低以及安全系数高等特点。然而在固态电池内部，固体电解质与电极活性物质之间的界面接触状态会直接影响电池性能，接触不好将导致电池内阻过大，造成电池容量降低。而现有的全固态锂电池技术方案是在正极活性物质表面包覆一层氧化物，其与电解质仍是以颗粒与颗粒的点对点方式进行接触，离子电导率低，同时由于接触面积小会导致内阻过大。因此，如何有效降低固-固界面阻抗、制造性能可靠的新型全固态锂离子电池成为近年来的研究热点。

基于这一背景，蔚来汽车早在2016年11月21日就申请了一项名为“固态锂电池的复合电极材料及其制备方法”的发明专利（申请号：201611021414.8），申请人为蔚来汽车有限公司。

图1 固态电池的复合电极材料

参考图1，本发明的复合电极材料包括电极活性物质层和包覆在其表面的固态电解质，可作为固态锂电池的复合正负极材料。电极活性物质分为正负两种，其中正极活性物质包括钴酸锂、锰酸锂、镍锰材料等；负极活性物质包括锂金属、碳、钛酸锂、硅基等。

对于复合电极材料的制备，可将固态电解质粉末与电极活性物质粉末混合均匀，然后在保护气体氛围中以300℃～1200℃进行烧结，进而得到包覆有固态电解质的电极活性物质。对于固体电解质，则是通过将固态电解质前驱体与粘结剂混合后制成浆料，并涂敷在多孔材料进行高温烧结制得，其中多孔材料可为多孔氧化锆陶瓷、介孔硅胶等，粘结剂可以是质量分数为1%～10%的聚乙烯醇或者聚乙烯醇缩丁醛的乙醇溶液。

由于电极活性物质表面包覆有固态电解质，因此固态电解质与电极活性物质的接触面积增大，有效增加了锂离子导通的能力，提高了正极或负极活性物质与固态电解质之间的离子电导率，大大降低了内阻。

图2 全固态锂电池结构

基于上述复合电极材料，本发明的全固态锂离子电池包括正极集流体、正极活性物质层、复合正极材料层(第一过渡层)、固态电解质层、复合负极材料层(第二过渡层)、负极活性物质层、以及负极集流体。经过充放电性能测试，与常规锂电池相比，该电池容量得以明显提升。

简而言之，蔚来汽车的“固态锂电池复合电极材料”技术专利，通过制备一种新型的复合电极材料，可解决固体电解质与电极活性物质层之间锂离子的电导率低、内阻高的问题，从而提高倍率放电性能，增强固态锂电池的稳定性和安全性。

在新能源科技的发展趋势下，实现高效的能量密度储能设备一直是研究关键，可用于诸如电动汽车、智能驾驶等场景，蔚来汽车身兼汽车与智能制造等多方产业优势，相信在不久的将来，能将这一技术切实应用到人们的实际生活中。

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