1000km续航不是梦？“掺硅补锂”电芯到底是什么？
今年的上海车展，电动汽车续航的通货膨胀，太厉害了。一年前，要是有个车有600公里的续航，在市面上是很能打的。
到了今年，700公里一点也不稀奇了，甚至1000公里也不少见。奔驰的EQS，108度的811三元电池，CLTC续航已经达到了800km ；蔚来ET7，150度电的“固态”电池，NEDC续航据说高达1000km ；智己L7，采用掺硅补锂电芯，续航也可以超过800km 。
目前来看，掺硅补锂落地的可行性，还是很高的。据说用了这个技术，电池的能量密度，要比当前提升30%以上，也就是说，相当于相同重量的电池包，续航又可以增加30% 。
今天，我们就来聊一聊：“掺硅补锂”，为什么这么牛？
锂电池原理
我们先简单了解一下，锂电池是怎么工作的。
锂离子在电池的正极与负极之间跑来跑去，相对应的，电流就形成了 。
我们可以把锂离子比作鸡蛋，正负极比作装鸡蛋的篮子。
当电池在充电时，鸡蛋会从正极跑出来，通过隔膜，来到了负极，负极篮子负责把游过来锂离子装起来。
放电时，负极篮子里的锂离子又跑出来，穿过隔膜，回到了正极，负极篮子里的苹果空了，电池也就没电了。
锂离子电池在制造过程中，肯定要面临第一波充电。这个过程有个专业的名词，叫做“化成” 。
这第一波充电，对电池的影响很大。毕竟，我们对人生中的各种第一次，总是印象深刻。 在这个化成的过程中，一部分的锂会留在负极，形成一层固态膜（SEI膜） 。
就好比第一次往篮子里装鸡蛋的时候，有几个鸡蛋会打碎，这部分的损失是不可逆的。能够用来搬运的“鸡蛋”少了，电池可用的电量，也就减少了。
同样尺寸的电池，要把能量密度做大，就要做两件事：
第一，有限的空间里，篮子里装鸡蛋的能力要做得越大越好；
第二，还要有足够多的鸡蛋。
掺硅补锂原理
掺硅
电池中的正负极容纳锂离子的能力，决定了电池所能储存的电量。正负极技术的升级，也是电池的能量密度不断提升的基础。
好比同样大小的篮子装鸡蛋，散装的话，能装20个，一个个排列整齐，能装得就多了，再优化一下结构，就更多了。
传统的石墨负极，就是用碳（C）来做负极理论上最大的容量是372mAh/g ，而用硅（Si）可就厉害了，最大可以做到4200mAh/g 。相当于，同样重量的篮子，硅负极比石墨负极可以多装10倍的苹果，也就是电池中可用的电量，足足多了十倍 。
这是硅的原子结构决定的。那既然硅负极这么好，那工程师为什么没有把负极材料，全部改成硅？
因为它有一个非常致命的缺陷——它很容易膨胀 。
不知道大家有没有这样的经历，手机或者笔记本电脑用的时间长了，电池会鼓包。这主要是电解液产生气体造成的，一旦鼓包这电池就废了，一定要去换掉。
所以我们不能让它膨胀。硅材料的负极，甚至能膨胀至原来的3倍。 跟压缩毛巾一样，浸了水就这样。装在电池里哪受得了。
就好像一朵带刺的玫瑰，虽然很美丽，但也很危险。
但刚刚也说了，硅带来的能量密度提升有十倍，实在是太香了。为了解决这个问题，工程师想了很多种方法，其中有一种比较靠谱，就是用纳米化的方法，将硅材料均匀地分散在石墨中，将石墨作为硅的缓冲，从而降低电池的膨胀率。
这个就是掺硅。
补锂
然而，有了掺硅的负极，问题依然没有解决，硅负极由于膨胀率更大，在充放电过程中，会形成更大面积的SEI膜。
还记得我们刚刚说的第二个问题吗，第一次充电的时候，有一些鸡蛋会打碎。
一般来说，石墨负极在首次充放电的不可逆损失在5-10%，掺硅材料的负极可以高达20-30% 。
也就是说，电池在首次充电冲进100度电，但实际能放出来的只有70-80度电。虽然篮子装鸡蛋的能力更大了，但鸡蛋都打碎了，结果仍然上不去。
本着“以形补形，缺啥补啥“ 的原则，为了弥补硅负极材料电池“丢鸡蛋”的问题，工程师们想到，在电池制造过程中，我们提前加入额外的锂材料，用来弥补首次充放电过程不可逆消耗的锂离子。
就好比我们知道，第一次往篮子里放鸡蛋，会打碎20%.那原本要放100个鸡蛋，那我们一开始就放125个。
这就是补锂。
金属锂是一种很不稳定的物质，直接扔在水里，后果很严重。为电池补锂，是在刀尖上跳舞，完完全全的骚操作。
锂补少了，效果不明显，硅白掺了；补多了，会形成金属锂的镀层，损伤电池性能。
所以需要：一，精确定量；二，分布均匀。要不然就会有风险。
宁德时代申请过一种专利技术，将锂金属压成非常薄的锂箔，通过覆合的装置，把锂箔压在负极片上，通过各种精密的测量与辅助试剂，精确控制补锂的量。
有了这样的技术，还需要针对产线进行大量投资，才能确保最终量产。
电动化的未来
可以预见，采用这个技术的电芯，价格肯定会相对高一些。好的东西一般都贵，贵的东西一般都好。 一旦这个技术量产，可以让电池的能量密度，更上一层楼。
同时，还能在安全、寿命等方面保持原来三元锂电池的水平。高端电动车的续航，真的有可能再迎来一次，肉眼可见的提升。
这次上海车展我们也看到了，极氪，智己，蔚来，小鹏，相对高端的国产电动汽车展台，个个都人气爆棚。除了智己以外，有其他品牌用了这个好东西，也是很正常的。
有很多人调侃，上海车展，变成了上海新能源车展。汽车电动化的趋势已经是时代洪流，不可阻挡。新势力经过洗礼，站稳脚跟；传统车企大象起舞，开始转身，各路资本纷纷涌入。
有人站车顶，有人趴车底，真的是非常的热闹。
真没想到，汽车，这个看上去错过移动互联时代的夕阳行业，竟然有一天也能回到了舞台中央。
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1000km续航不是梦，“掺硅补锂”电芯到底是什么？
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本文源自金融界AI电报
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