北京
小米也开始入局固态电池了！
车东西6月17日消息，日前，小米汽车科技有限公司公布了一项名为”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”的专利，这也是小米首次详细在专利层面透露其目前固态电池的研究进展，
此次申请的专利申请号为CN202311707711.8，专利发明人为复旦大学高分子科学系博士赵则栋，申请时间为2023年12月。
▲小米固态电池专利信息
这次小米专利中的固态电池让离子跑得更快，内阻更小，同时寿命也更长
根据小米公布的实验数据，全电池在循环次数上可达200次，较基准产品的70次翻了两倍多。
此外通过优化离子传输路径，一定程度上解决了厚电极中金属离子传输路径长、内阻大的问题，显著提升了电池的电极载量和倍率性能。
不过，作为前端技术的研究，距离量产还有一定距离，固态电池可能还要再等待2-3年的时间，才能迎来量产产品。
一、采用创新手法 关键4步助力商业化
固态电池作为下一代电池技术的重要发展方向，相比传统液态电池具有多方面优势。
小米的固态电池专利主要涉及复合电极设计与制备方法。该专利的核心创新在于通过结构设计缩短金属离子在厚电极中的传输路径，加快传输速率，从而提升电池性能。
▲固态电池金属离子通路示意图
其中，优化离子传输效率是小米专利的关键设计。电池电芯由聚合物+金属盐构成的固态电解质组成，宽度仅为10~500微米，直接连接电极的上下两面，方向与电流主传输方向一致。
通道之间有规律的间隔布置，形成密集的垂直网络。这种设计有效解决了传统厚电极内部”羊肠小道”式的复杂结构导致的传输路径长、阻力大的问题，使离子能够”直达”活性材料，大幅提升传输效率。
小米的固态电池专利还强调了该技术的工艺兼容性和规模化制备优势。专利中设计了一套适合规模化制备复合电极的方法。
这里主要解读一下主要的四个步骤：
1、复合薄膜制备：在玻璃基板上涂布含有活性物质、导电剂、粘结剂的基质浆料，并用3D打印技术形成有平行细槽的电极材料薄层。
2、固态电解质填充：在细槽中浇注含有聚合物和金属盐的浆料，填满凹槽。
3、卷绕固化：将复合薄膜沿细槽方向卷成圆柱体，使平行细槽变为垂直方向的通道。
4、切片叠片：沿垂直于卷轴方向切开，将切下的厚片叠在集流体上，形成最终的复合电极。
不同于此前实验室采用的制备方法，上述这种制备方法的优势在于无需复杂设备或极高温度处理，适合规模化商用生产。
二、宁德时代“同款”技术路线 性能提升显著
在性能方面，从目前专利文件的信息来看，实验数据显示当电极厚度达2cm时，正极活性物质载量提升至500mg/cm²，面积容量达60-70mAh/cm²。
关键的是，该电池在2C高倍率放电时容量保持率达75%，较传统方案提升45%。在循环寿命方面，也相比基线产品翻了2倍多。
▲专利固态电池和基线产品性能对比
从小米的固态电池专利路线来看，其采用的是聚合物+金属盐的复合电解质路线。
总的来看，当前行业主流的固态电池技术路线分为硫化物、氧化物和聚合物三大类。
不同路线各有优缺点：硫化物路线离子电导率高但稳定性差；氧化物路线稳定性好但离子电导率低；聚合物路线成本低但室温下离子电导率不足。
小米选择的聚合物+金属盐复合电解质路线，可能是为了在安全性、能量密度和成本之间寻求平衡。
而这，也是电池行业巨头宁德时代选择的路线之一。
▲固态电池龙头企业进展汇总
根据宁德时代首席科学家吴凯在2024年CIBF上的演讲来看，宁德时代主要采取的是硫化物路线，但新型复合物路线也是宁德时代的发力方向。
此外，比亚迪、赣锋锂业、国轩高科等固态电池龙头企业也都在也发固态电池，大家也基本都把量产时间线拉到了2027年左右。
结语：固态电池商用仍有距离
尽管目前小米固态电池的专利目的之一便是解决商业化问题，然而固态电池的商业化仍面临诸多挑战。
技术路线选择、成本控制、产业链成熟度和国际竞争压力等问题，都需要小米在未来的发展中逐一解决。
从更长远的视角看，固态电池可能也只是电池技术发展的一个阶段。随着材料科学和制造技术的进步，未来可能出现更先进的电池技术。
未来，如何积极升级成熟产业，拥抱新技术，也是研发过程中值得思考的话题。
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