杰西卡 发自 副驾寺
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小米汽车的更多进展,正在随着专利申请曝光。
这不,就在最近,一则最新固态电池专利申请了。
这项专利,名为“固态电池复合电极与制备方法及包含其复合电极的固态电池”。
概括来说,就是一种更高效、更安全的新型固态电池结构设计与制造工艺,特别是能解决厚电极充电慢、容量低,以及液体电池热失控后可能发生燃爆的核心难题。专利中还详细介绍了这种电池的制作方法。
这是小米汽车的第2175项专利,算算时间,小米汽车造车这一路,平均下来几乎每天都会有1项专利诞生。
速度惊人。
小米汽车发布固态电池专利
小米汽车的这项专利,今年6月13日正式公布,不过实际早在2023年的12月就提交了申请。
专利申请号为2023117077118,申请公布号为CN120149317A。发明人是入职小米汽车的复旦大学高分子科学系博士赵则栋。
先来大致了解一下电池的基本构造,主要由电极系统、电解质、隔膜,以及外壳与封装组件构成。
对于传统的锂电池和早期固态电池而言,想提高续航,通常做法是加厚电极层,让电池装进更多活性材料,以此储存更多能量。
但电极变厚的代价是性能下滑。
传统厚电极内部,就像错综复杂的羊肠小道,电极越厚,锂离子在内部的传输路径越长、阻力越大。
这会导致电池充放电速度变慢,专业上讲叫做“倍率性能变差”。
同时,传统电池的液体电解液,属于易燃材料,在热管理上存在挑战,一旦失控就容易引发安全事故。电解液的流动属性,也让电芯结构串联变得困难,导致结构创新空间受限。
小米汽车的这项专利,就是针对这些问题的新解决方法,让电池兼具厚度和充电效率,并且安全性得到提高。
这种方法将电极分为两层,底层为金属集流体,上层是厚度可达0.5~4cm的电极材料层。
技术的核心是,在电极内部直接构造垂直的“离子高速通道”。
这些“高速通道”,由一种聚合物+金属盐的固态电解质组成,宽度只有10~500微米(头发丝直径级别),像一根根直线细管。
“通道”直接连接电极的上下两面,方向与电流主传输方向一致,离子无需“绕路”,直达活性材料。通道之间还有规律的间隔布置,以此保证结构的均匀,形成密集的垂直网络。
△图注:1:正极;2:负极;3:固态电解质膜;4:集流体;5:电极材料层;6:固态电解质;7:基质
专利还提到,使用这种聚合物+金属盐的材料,优势是柔性更好,适合卷绕、压制等复杂结构工艺,同时不含易燃液体,更耐高温,不易起火。
实验数据显示,在这套结构下,电极厚度可以达到2cm(普通传统电池通常不超过0.5cm)。
此时正极载量可以达到480-500mg/cm^2,全电池面积容量可达到60-70mAh/cm^2,全电池的输出电压可以达到25~32V。
所以通过这种结构,电极可以更厚,但充电不会变慢,性能反而更好,安全性也更高。
那么这种电池是否具备量产优势?小米汽车在专利中直接分享了制备流程。
这种固态电池如何制备?
为了降低制造难度,小米还设计了一套适合规模化制备复合电极的方法:
第一步,做复合薄膜,就是在玻璃基板上涂一层含有活性物质、导电剂、粘结剂的基质浆料,并用类似精密打印(类似于3D打印)的技术,把它们做成有平行细槽的电极材料薄层。
第二步,在这细槽里,浇注进含有聚合物和金属盐的浆料,也就是固态电解质浆料,填满凹槽。
分别干燥固化后,就能形成一层有固态电解质条纹、能镶嵌在基质条纹中的复合薄膜。
第三步,把复合薄膜从玻璃板上揭下来,沿着条的方向卷成圆柱体,这样原来的条纹,在卷好的圆柱体里就变成了垂直方向的通道。
第四步,沿着垂直于卷轴的方向,按所需厚度切开。切下来的厚片叠在集流体上,就形成了最终的复合电极。
整个制作流程,无需复杂设备或极高温度处理,因此相比传统技术更容易落地量产。
而且专利当中强调,这个结构既适用于锂离子电池,也适用于钠离子电池,并且在负极、导电剂、聚合物、集流体等材料上,都有灵活的适配组合,电池“通道”的间隔、角度、宽度也可调控。
因此,这项技术能适配不同电池需求,应用到动力电池和消费类电池等不同场景。
也就是说,不管是电动汽车,还是手机、可穿戴设备等产品,这种固体电池都适用。
小米造车,还布局了哪些专利?
据企查查显示,从2019年第一项专利申请到现在(约2124天),小米汽车科技有限公司已经申请了2176项专利,覆盖了汽车领域技术研发全链条。
衡量企业技术创新能力的核心指标——发明专利达1364项,占比超过62.68%。
最新一项专利,是与固体电池同日公布的,“油泵控制方法、装置、设备、车辆、介质、产品及芯片”。
平均下来,小米汽车几乎每天都会申请1项专利。
这些专利的核心技术,聚焦在智能辅助驾驶、三电技术、车载控制与结构、工业化与制造工艺、车联网与通信技术等等。
重中之重当属智能辅助驾驶及自动驾驶系统,和三电系统。
在智能辅助驾驶系统方面,小米汽车的研发方向包括自动转向、车道识别、路径预测、自动超车、透明底盘技术等等。
三电系统,也就是电池、电驱、电控方面,包括800V硅碳高压平台、多合一电驱总成、热管理与安全等等。
目前,小米汽车已获得授权的有效专利达1392项,授权率达到63.97%。
对比新势力蔚小理,以各自2024年的ESG报告为准,蔚来专利数最多,共有9815项专利申请,其中5693项专利已授权;而小鹏2024年新增授权专利574项,累计3263项专利已授权;理想的累计授权专利则为4216项。
One More Thing
雷总今日微博官宣,小米YU7将在6月底发布。
届时,搭载玄戒O1芯片的第二款平板等众多新品,也会一起发布。
他还透露,在车身前后车门防撞梁部分,YU7应用了4根2200MPa超强钢。
这一设计使得前门承载能力显著提升52.4%,防撞梁吸能性能提升40.2%;后门承载能力提升37.6%,防撞梁吸能性能提升25.4%。 因此在车辆遭遇侧碰时,能够提供坚实的保护屏障。
本周三(6月18日),雷总还会和小米集团合伙人、总裁卢伟冰一起直播,为YU7提前预热。