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续航|电动车热门黑话指北：续航焦虑、掺硅补锂、NoA导航到底是什么鬼？( 三 )


续航|电动车热门黑话指北：续航焦虑、掺硅补锂、NoA导航到底是什么鬼？
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那什么决定了锂离子的数量呢？常规来说 ， 是电池的正极 。大家常见的「磷酸铁锂电池」、「三元锂电池」指的就是正极材料 。
「磷酸铁锂」在自然界中以磷酸铁锂矿的形式存在 ， 微观上是有序的橄榄石结构 。
优势是成本低 ， 结构稳定 ， 在过充和高温的条件下 ， 不易发生结构崩塌和生成强氧化物而起火 。
劣势是能够「储存」的锂离子有限 ， 能量密度存在瓶颈 ， 在低温条件下还会出现能量衰减 。而且既然名字里还有个「铁」 ， 重量也会更重 。
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「三元锂」就没这么「纯粹」了 ， 指的是使用镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂离子电池 。
三种元素各司其职：镍元素和能量挂钩 ， 镍含量越高 ， 电池能够储存的电就越多 。但是它的「性格」比较「活泼」 ， 还需要另外两种元素来支撑结构、维系安全 。
所谓的「811」、「523」电池 ， 指的就是三者在正极材料中所占的配比 。而人们常说811电池容易起火 ， 就是因为镍的含量超过了80%甚至更多 ， 导致整个结构不够稳定 。
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此外 ， 钴还是一种稀有元素 ， 价格很高 。主要产地在战乱纷飞的刚果民主共和国 。钴矿开采导致的环境污染、矿工健康、童工等问题 ， 也让这种稀有金属开采一直伴随着极大的人道主义争议 。
「无钴电池」的概念于是应运而生 ， 许多电池厂商都在努力寻找替代元素来代替钴 。
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虽然「三元锂」电池听上去不够安全 ， 还更贵 ， 但基于能量密度大、低温能量衰减小、重量轻的优势 ， 成为了目前汽车厂商绕不开的选择 。
至于「磷酸铁锂」比「三元锂」电池更「高端」 ， 只是一些厂商在市场宣传时 ， 不经意给外界带来的误导 。
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聊完了正极材料 ， 我们再来看看电池的另一端：负极 。这就引出了另一个今年年初的热门「黑话」——「掺硅补锂」 。
目前动力电池的负极主要材料是石墨 ， 也就是碳 ， 这也是刚刚我们把游泳池的另一端比喻为「石墨小板凳」的原因 。这些小板凳摆的越多 ， 就能让更多的锂离子坐进去 ， 整个电池的电量就能相应提高 。
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如今石墨负极材料也遇到了瓶颈 ， 这些「小板凳」达到了数量上限 。于是 ， 工程师们将目光瞄准了理论能量密度比碳高十倍以上的硅材料上 。
不过硅材质作为电极材料有一个致命伤 ， 那就是膨胀率 。在充放电过程中 ， 硅的体积会大幅度膨胀收缩 ， 想想就不安全 。
因此 ， 为了扬长避短 ， 电池厂商选择了折中路线 ， 在碳负极中掺入纳米级的硅材料形成碳硅负极——大部分还是「石墨小板凳」 ， 只是在里面加了一些能坐进去更多锂离子的高级「硅沙发」 。
除了在负极中「掺硅」 ， 工程师们还想到了「补锂」：电池在第一次充电的时候 ， 锂离子们从正极游向负极的路上 ， 会发生大约10%的不可逆损耗 。那么就先把一批「替补队员」先「安排」在负极 ， 以弥补这部分损失 。
这个技术也并不是电动车电池独有 ， 今年年初上市的小米11 Ultra就已经抢先用上了 。不知道三年之后小米汽车上市之后 ， 雷军会不会把这事再拿出来做一个PPT 。
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