中杯、大杯、超大杯！蔚来100kWh高镍55电池包厉害在哪？

ES6两种电池包选项

目前电动汽车搭载的主流动力电池主要为三元锂电池和磷酸铁锂两种，磷酸铁锂电池的优点是稳定可靠（自燃风险低）以及相对成本低，磷酸铁锂电池能量密度约在130Wh/kg；三元锂电池的能量密度显著高于磷酸铁锂电池，三元锂电池中分为523（能量密度约180Wh/kg）、622（能量密度约200Wh/kg）和811电池。

代号中的首位数字代表了电池中镍的含量，811电池的镍含量高达80%，能量密度高达280Wh/kg，也自然是三元锂电池中的佼佼者，所以目前市场上大部分追求高续航里程的车型青睐于使用811电池，而不是622或523电池。

从最简单的层面理解，提高电池包的容量最简单的办法就是在电池包里塞进更多的电芯，当然造电池包肯定不是像“奥迪双钻”这么简单——塞进更多的电芯先不说电池包体积会变大，更多的电芯挤在一起散热就是一大问题，高温不但会降低电池性能和寿命，更容易出现不安全的隐患，811电池的稳定性是当今所有电动车都不能回避的话题。

蔚来采用与宁德时代合作的最新技术——高镍55电池，来取代在之前70kWh和84kWh电池包内的811三元锂电池。

三元锂电池中的“三元”指的是镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn），简单来讲镍元素负责储能，镍含量越高电池的能量密度越大，钴元素负责稳定结构，锰元素不直接参与电池反应，是负责提升安全性和降低成本。通过调整三者之间的配比，在电池能量密度和稳定性中追求平衡点。

高镍55电池的三元素比重为55%镍、12%钴、33%锰，相比811的80%镍、10%钴、10%锰，降低了镍元素，大幅度提升了锰占比，这也是宁德时代宣称的“只冒烟不起火”的安全电芯。

那么镍元素减少了能量密度会下降怎么办？解决办法就要从镍钴锰三元电池的核心材料下手。

高镍55电池采用了单晶化结构的镍钴锰材料，单晶体镍材料在原子内部的结构为对称、有规律、几何形状排列，这样的单晶体结构相对稳定得多，从而改善了电芯的安全性。

有了更稳定的电芯，接下来就要在体积不变的情况，在电池包内塞进更多的电芯。利用宁德时代的CTP技术和搭配宁德时代的高镍55电芯，将电池包中的空间利用率提升，来实现从70kW到100kWh之间这42%的能量提升。

70kWh电池包结构

100kWh电池包结构

蔚来官方表示，通过工艺的改善，电池包内部零件减少了40%，体积利用率提升了19.8%，系统能量密度提升37%。从两种电池包的图片也能看出明显不同。

看似使用了镍含量更低电池，但是提高了电芯的稳定性，为容纳更多电池提供了可能，再结合CTP技术更合理的空间利用和更安全的无蔓延设计，实现了多容纳30kWh的电能的目标。

CTP技术的100kWh的新电池包还采用了无热蔓延安全设计，也就是宁德时代此前发布的“只冒烟不起火”的电池技术。

通过在单个电芯中加入隔热阻燃材料来降低热失控风险，避免了单个电芯故障温度升高，而影响整个电池包发生连锁反应导致热失控的可能，有了无蔓延安全设计，故障电池包只冒烟不会起火，并且还能在30秒之内将烟排出，热失控传感器实时检测电池包内部的压力，如果压力一旦发现异常，就会主动将车内的水冷系统打开降温。

跟随100kWh电池一同发布的是比较创新的车和云融合BMS的方案，对每一辆车的每一块电池可以做针对性的算法优化，这个方面是过去的一年多时间，蔚来在整个的电池管理系统的软件方面，利用大数据去分析，去做优化。通过更精细的计算方法，实现从电芯到系统的精准管控。

如果电池出现问题会及时通过App推送或电话提醒车主；如果这块电池是蔚来换电系统中的电池，则会及时更换，让每一块进入蔚来换电系统中的电池性能都在标准之上，性能衰减到不能满足车主出行需求的电池将退出换电系统，把它闭环回收。

并且通过电池功耗敏感度检测，将电池实时功耗值于相应的标定参数做比对，从云端就可以把计算结果发到整车。

这个功能的率先服务于电池安全，如果检测到电池出现比较棘手的问题，用云端可以将电池包从100度直接降到70度，蔚来汽车电池系统助理副总裁曾士哲表示：“大家知道70度以下的电池包是烧不起来的，电量只要70%以下就烧不起来。我直接从远端把它锁死就不会发生意外。”

盲目增加电芯数量来增加容量，牺牲了安全性得不偿失，所以蔚来的办法是先寻求更稳定的电芯技术，结合更稳定的散热控制，再通过CTP高集成技术解决空间利用提高电芯数量，多方面同时下手，才做到了电池包的能量密度提高、更安全稳定、体积保持不变。

就在笔者撰写这篇文章的时候，我们得知蔚来将于2021年1月9日举行的NIO Day上，正式发布150kWh电池包以及第二代换电站。虽然150kWh电池包装车交付的时间尚未可知，但是显然蔚来在电池容量上又找到了更安全合理的电池方案，从而将电量从100kWh提高到150kWh，又猛增了50%。

第一代换电站

我们预测蔚来可能会组成自己的“中杯、大杯、超大杯”，70kWh拉低价格门槛，100kWh可以满足大多数使用场景，结合BaaS灵活地租用方案，70/100kWh已经能解决大部分用户需求，而150kWh则更能树立行业内领先形象，毕竟目前国内已经上市的新能源产品中，150kWh的电量还是一座大山。

智己半固态电池，虽然有准900V高压，但充电速度不如理想？

智己L6的固态电池版，预售不超过33万元。

在蔚来的150kWh电池包上车之后，智己的133kWh固态电池，也随着智己L6的上市给装车了。关于发布会，有几个关键词，包括了21000转电机、准900V快充、133kWh固态电池、CLTC纯电1000km、底盘空悬+CDC、后轮转向以及支持蟹行模式。

当然，我们关心的重点，不是准900V也不是底盘空悬和蟹行模式这些并非技术突破的配置，虽然这些也是不错的技术产品。但重点，是这台车的电池包，官方宣传口径这块电池包是“固态电池”。具体的电池包以及车型的信息，是，用着双电机的四驱车型，也能一次续航跑1000km以上；而且电池包容量是133kWh（看数据是比蔚来150kWh那块电池，好一些）。

那么，智己的这块固态电池，技术含量高么？又是不是真的全固态？

现在的技术，还是半固态

如今的固态电池，还只是个实验室产品，仍然存在很多的问题，比如固态电解质的离子电导率远低于液态电解质，还有电池的高阻抗也影响着锂离子的传输效率。这些，都是会导致电池内阻加大，充放电循环次数也就是寿命低的因素。

智己推的这块固态电池，有什么技术看点？

发布会没讲出关于固态电池包特别多的信息，但可以从两个重点开始说起，第一个是超高镍正极材料，第二个是新的复合碳硅负极。不完全统计，上汽至少有6个关于固态电池的专利技术，然后其中有一个是关于高镍正极材料的，里面提到了关于NCM811的实施案例，而且发布会上也并没有太多提到关于高镍正极材料的事，所以这里猜测是现在出货量不少的Ni90三元正极。

而这种高镍材料，大概率是和蔚来150kWh电池包的正极材料一样，都是Ni90三元正极，也是目前能拿到的最适合做固态电池的正极材料了。

之后，关于复合硅碳负极。主材，依旧是选了快充型石墨+新一代纳米级硅碳复合材料共同组成的复合材料体系。现在量产的碳硅负极有一大半是采用SiOx匹配石墨的方案，而SiOx的含量比例在5%以下，上汽所说的新一代，或许是用上SiC做负极材料也或许是用了高容量碳硅负极产品。目的，是为了实现更高的能量密度以及快充性能；如果这么做了，那它用133kWh电池跑出和蔚来150kWh电池（功率密度360Wh/kg）一样的破千续航的话，那功率密度比后者要高。

关键点，用的什么电解质？

电解质上，肯定是用了固态电池，但里面也掺入了润湿剂。也是因为固体的致密性不够，电解质中间有缝隙，会影响锂离子电池的正常传输，所以必须得在里面加10%左右的润湿剂，也相当于用液体来填补电解质中间的缝隙。这么说，这块电池算固态，但不算全固态，依旧还是一块半固态电池。

什么是，准900V？

这也是发布会上提到的一个点，宣传口径是准900V电池。从结构图上来看，智己L6的电池包大体结构与智己L7基本一致，同属Cell to Pack结构，分了3个区域，每个区域有68颗电芯，电池包总共204颗电芯。

那么，如果单个电芯电压上限4.4V左右，做成串联，那么电池包最大电压在897V左右，符合准900V的宣传口径。但有点看不懂的，是充电功率只做到了400kW、12分钟补能400km续航，充电速度有些偏慢。

一些关于充电，和成本的思考

放电功率、循环寿命、成本、安全这些点，怎么解决。固态电解质在发挥其稳定性、匹配更高克容量的正负极材料的同时，也必须面对循环寿命和安全的问题，同时也包括成本。但目前看预售价33万元左右的表现，成本端应该有了新突破。

通过公布的信息，智己这块固态电池的充电速度，是没有做上去的。固态电解质与正负极的接触，会形成更高界面阻抗，所以，内阻的提升影响了充电速度。所以，虽然智己用了干法固态电解质层一体成型技术，降低内阻，但充电效果做的还不算好。

大概20分钟10%-80%，说是超快充，可能有点牵强了。然后又不能换电，量产之后可能会成为一个痛点。

然后是关于成本层面，智己和清陶合作的半固态电池，能量密度与三元、磷酸铁锂相比，同样重量的PACK里面，续航提升10%。但，成本却能下降10%-30%，降本这块还是供应商需要解决的问题，智己没说是自研的固态电池；所以不是技术突破，而是技术成熟带来的优势，提高良品率就意味着成本的降低。

一个充电，一个价格，至少解决了固态电池的成本难题，就算是充电功率低、充电时间略长，但成本下降10-30%，也应该能在市场上占有优势。

现在的半固态，算智商税吗？

从半固态到全固态电池，除了逐步降低电解液占比直至全固态，电解质开始多种材料的复合使用之外，还要负极材料从碳硅到金属锂或者是含锂合金。工艺上，还要逐步取消隔膜，然后能量密度到500Wh/kg以上。

我们至少还要等上三年时间，才能迭代到第二代的固态电池。

现在我们看到的半固态电池，材料上正极用三元高镍，负极用硅碳材料，电解质里面有10%左右的润湿剂，然后氧化物电解质为主来形成复合电解质。能量密度目前是360Wh/kg，最高可达420Wh/kg左右。

那我们来看，是一块100kWh左右的三元锂电池更好，还是一块133kWh或150kWh的固态电池更好？

站在成本、技术创新、实际使用感受几个层面来看，成本无论是智己的还是蔚来的固态电池，对标普通100kWh左右的三元锂电池，成本都不能算上有优势。技术创新，肯定是有，但也只是初代产品，谈不上质变，能量密度能提高到360Wh/kg，但100kWh的麒麟电池能量密度255Wh/kg，差距没有被拉开很大。

所以，其实现阶段更好的选择还是100kWh左右的电池包更实用，更有性价比。然后，相对来说，固态电池的换电也是更有必要的，因为刨去成本端之外，充满电确实不够快，相对现动不动就4C、5C的充电能力来比。

之后会有第二代固态电池，无论是谁，方向上是正极继续采用三元高镍、镍锰，负极搭配含锂的复合负极。然后，电解质中液体含量小于5%，现在是10%。工艺上，隔膜、类隔膜这类东西可能会完全消失，能量密度可达400-500wh/kg，这就与三元锂电池的能量密度拉出了一倍左右的差距。然后直至第三代，用到全固态电解质能量密度超过500wh/kg。

客观来看，不能说现在的半固态电池是智商税，但可以说它没有想象的那么合适；理论上，这种电池技术的发展，越往后越好用，例如第二代开始就有了能量密度上明显的突破。

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