奔驰电动大G靠谱吗?没用固态电池,但续航能翻倍

总有人拿新能源车的三电系统,去硬蹭传统能源汽车三大件的身份地位。但电机、电控部分的降维打击效果,是与生俱来的。唯一能够牵住新能源车狂野脚步的缰绳,就是动力电池技术方面的发展。所谓续航焦虑、安全焦虑等等,追根溯源,基本都来自这里。如何解决动力电池的技术瓶颈,成为众多新旧造车势力的核心课题。作为屡次在技术领域推动汽车产品进化的奔驰品牌,这次也打算在自家经典的“G级”(奔驰EQG)产品线上,为大家带来“一点点”技术革新。看过接下来的技术解析之后,相信很多人会跟我有一样的看法:这车今年年底真的能量产?

填上最大短板,理论续航能翻十倍?

账面上,奔驰EQG将采用的四电机四轮驱动形式,无疑更为吸引眼球。但在这块,现阶段奔驰也不能说是独领风骚。真正让人感兴趣的,在于官方宣称新车将搭载全新开发的硅阳极电池,并且能使电池的能量密度提升2-4成。奔驰官方可能觉得,电池能量密度,是消费者最容易感知的产品力升级。但实际上,这只是硅阳极电池技术优势的一个部分而已。

所谓硅阳极电池,也就是字面意思。即,用硅取代石墨作为电池阳极材料。这里有必要解释一下,电池有正负极,这点大家都知道。但从思维惯性上,电池的正极对应阳极这个称呼,其实恰好相反。电流通过电解质而在阴阳两极产生的氧化还原反应中,我们所熟悉的正极其实是阴极,而负极对应的才是阳极。也就是说,硅阳极电池,也就是硅材料负极电池。

除了思维惯性上的误区外,消费者对电池正极(阴极)材料的了解程度,显然也远高于负极(阳极)。无论磷酸铁锂,还是高镍三元锂等等,众多车友也都是如数家珍。而作为电池四大组成部分之一的正极材料,确实在成本以及性能决定性方面,配得上现阶段家喻户晓的关注度。但正极(阴极)材料都卷成这样了,负极(阳极)还要意思用老掉牙的石墨材料吗?

确实,从上世纪(参数丨图片)80年代末开始,在索尼公司发现石油焦材质的天赋之后,石墨材料便成为锂离子电池负极(阳极)材料的钉子户。其实石墨材料的廉价以及环境友好等特点,客观上也成就了锂电池的商业发展。但是当锂电池装载在汽车上之后,人们对于石墨材质的一大特性,已经难以容忍了,那便是容量。

就像前面聊到的那样,锂电池的正极材料卷出了花,负极却基本是原地踏步。很大程度是因为石墨材质的理论比容量,也不过约370mAh/g。这块短板限制了动力电池这个日益丰满的水桶,导致最终的蓄水量没有能够迎来井喷。而今天的主角硅材料,理论上的比容量可以达到4200mAh/g。也就是说,理论上后者可以将电池存储能量的天花板提升10倍多。

但谁都知道,电池正极材料对于能量密度、安全性等方面的直接影响程度。所以简单来说,正极材料决定了一款电池的下限,可以把它类比为这个水桶的桶底。但配合负极以及其它核心材料的技术更迭,可以进一步推高动力电池的上限。哪怕在现阶段综合技术的情况下,最终能够提升一倍续航也很出色了。而硅阳极电池就是能够带来这种效果的技术。

安全性更吸引人,但现在还只是“半成品”?

硅阳极电池几乎可以说兼具了石墨材料在资源丰富、环境友好等方面的所有优势,同时在容量、安全性等方面领先出一大截。比如在用户相当敏感的安全性部分,硅材料的嵌锂电位比石墨更高,与锂金属沉积电位差异相对较大。配合自身嵌锂效率的差异,硅材料负极特别是在快充的条件中,可以有效避免形成锂枝晶。而枝晶穿刺短路,也是引发电池安全的重要原因。

容量更大、更安全,且能在满足以上优势的情况下,更为适配快充这一新时代的发展方向。甚至原材料满地球都是,潜在的生产成本以及环境友好都不在话下。那么量大管饱还好用的硅阳极电池,为啥现在才开始进入量产的边缘?甚至还要由财大气粗的奔驰来率先推动?原因不在技术理论,而在加工工艺,以及工艺造成的制造成本高昂。

由于硅材料在高度脱嵌锂的过程中,会伴随明显的体积变化(约3倍)。于是,其稳定性,特别是对电解质的兼容性便受到了影响。想要真正做到安全使用,通过技术手段抑制硅材料的膨胀就成为必然选择。此前比较常见的技术方向,是通过对硅材料与石墨材料进行复合使用,在一定程度上牺牲硅阳极电池的技术优势,换取对体积膨胀的限制。虽然技术逻辑在这里,但具体执行时,工艺上现阶段暂时还没有绝对主流的说法。对于奔驰EQG而言,现阶段的口径是采用的一种高性能纳米复合硅材料。具体是怎样复合,暂时就不得而知了。毕竟在宣传口径中,奔驰主要强调了能量密度的提升情况。而这一特性是硅材料在数据上的最大提升,所以只要适当发挥就可以带来足够惊艳的效果了。

但硅材料负极的技术方案并非只能永远戴着脚镣跳舞,因为固态电池技术的存在。固态电池,最基础来说也就是所谓电解质为固态形式存在。既然电解质不再是液态的,那么硅材料负极在工艺上较为复杂的粘合等稳定性部分,便不再有现阶段如此多的限制与挑战。届时,或许纯硅(高硅)材料的负极电池将得以量产。这样也可以更大程度释放硅材料此前铺垫的性能特点。

不过,包括奔驰在内的车企大佬们,对于固态电池量产落地的时间节点基本都放在了2025年左右,甚至更晚。对于年内就要量产的奔驰EQG而言,可谓远水救不了近火。但敢于在“G级”身上做文章,也说明面对液体电解质,奔驰同样有信心解决硅阳极电池的技术难点。这也会为奔驰以固态电池+高镍正极+硅负极的组合打法,领跑下一阶段车市竞争,而奠定技术基础。当然,真到了那个阶段,硅负极又将会面对金属负极的挑战。看来新能源车的动力电池本身,细分下来就足够比肩以前“汽车三大件”的技术地位了。