小米入局固態電池混戰，專利披露，四大步驟瞄準量產

小米也開始入局固態電池了！

車東西6月17日消息，日前，小米汽車科技有限公司公佈了一項名為"固態電池複合電極與製備方法及包含其複合電極的固態電池"的專利，這也是小米首次詳細在專利層面透露其目前固態電池的研究進展，

此次申請的專利申請號為CN202311707711.8，專利發明人為復旦大學高分子科學系博士趙則棟，申請時間為2023年12月。

小米固態電池專利信息

這次小米專利中的固態電池讓離子跑得更快，內阻更小，同時壽命也更長

根據小米公佈的實驗數據，全電池在循環次數上可達200次，較基準產品的70次翻了兩倍多。

此外通過優化離子傳輸路徑，一定程度上解決了厚電極中金屬離子傳輸路徑長、內阻大的問題，顯著提升了電池的電極載量和倍率性能。

不過，作為前端技術的研究，距離量產還有一定距離，固態電池可能還要再等待2-3年的時間，才能迎來量產產品。

01.採用創新手法，關鍵4步助力商業化

固態電池作為下一代電池技術的重要發展方向，相比傳統液態電池具有多方面優勢。

小米的固態電池專利主要涉及複合電極設計與製備方法。該專利的核心創新在於通過結構設計縮短金屬離子在厚電極中的傳輸路徑，加快傳輸速率，從而提升電池性能。

固態電池金屬離子通路示意圖

其中，優化離子傳輸效率是小米專利的關鍵設計。電池電芯由聚合物+金屬鹽構成的固態電解質組成，寬度僅為10~500微米，直接連接電極的上下兩面，方向與電流主傳輸方向一致。

通道之間有規律的間隔佈置，形成密集的垂直網絡。這種設計有效解決了傳統厚電極內部"羊腸小道"式的複雜結構導致的傳輸路徑長、阻力大的問題，使離子能夠"直達"活性材料，大幅提升傳輸效率。

小米的固態電池專利還強調了該技術的工藝兼容性和規模化製備優勢。專利中設計了一套適合規模化製備複合電極的方法。

這里主要解讀一下主要的四個步驟：

1、複合薄膜製備：在玻璃基板上塗布含有活性物質、導電劑、粘結劑的基質漿料，並用3D打印技術形成有平行細槽的電極材料薄層。

2、固態電解質填充：在細槽中澆注含有聚合物和金屬鹽的漿料，填滿凹槽。

3、卷繞固化：將複合薄膜沿細槽方向捲成圓柱體，使平行細槽變為垂直方向的通道。

4、切片疊片：沿垂直於卷軸方向切開，將切下的厚片疊在集流體上，形成最終的複合電極。

不同於此前實驗室採用的製備方法，上述這種製備方法的優勢在於無需複雜設備或極高温度處理，適合規模化商用生產。

02.寧德時代「同款」技術路線，性能提升顯著

在性能方面，從目前專利文件的信息來看，實驗數據顯示當電極厚度達2cm時，正極活性物質載量提升至500mg/cm²，面積容量達60-70mAh/cm²。

關鍵的是，該電池在2C高倍率放電時容量保持率達75%，較傳統方案提升45%。在循環壽命方面，也相比基線產品翻了2倍多。

專利固態電池和基線產品性能對比

從小米的固態電池專利路線來看，其採用的是聚合物+金屬鹽的複合電解質路線。

總的來看，當前行業主流的固態電池技術路線分為硫化物、氧化物和聚合物三大類。

不同路線各有優缺點：硫化物路線離子電導率高但穩定性差；氧化物路線穩定性好但離子電導率低；聚合物路線成本低但室温下離子電導率不足。

小米選擇的聚合物+金屬鹽複合電解質路線，可能是爲了在安全性、能量密度和成本之間尋求平衡。

而這，也是電池行業巨頭寧德時代選擇的路線之一。

固態電池龍頭企業進展匯總

根據寧德時代首席科學家吳凱在2024年CIBF上的演講來看，寧德時代主要採取的是硫化物路線，但新型複合物路線也是寧德時代的發力方向。

此外，比亞迪、贛鋒鋰業、國軒高科等固態電池龍頭企業也都在也發固態電池，大家也基本都把量產時間線拉到了2027年左右。

03.結語：固態電池商用仍有距離

儘管目前小米固態電池的專利目的之一便是解決商業化問題，然而固態電池的商業化仍面臨諸多挑戰。

技術路線選擇、成本控制、產業鏈成熟度和國際競爭壓力等問題，都需要小米在未來的發展中逐一解決。

從更長遠的視角看，固態電池可能也只是電池技術發展的一個階段。隨着材料科學和製造技術的進步，未來可能出現更先進的電池技術。

未來，如何積極升級成熟產業，擁抱新技術，也是研發過程中值得思考的話題。

本文來自微信公眾號「車東西」，作者：頤聖，編輯：志豪，36氪經授權發佈。