小米汽車公布固態(tài)電池專利：瞄準(zhǔn)易燃問題

杰西卡 2025-06-17 08:30:10 來源：量子位

杰西卡 發(fā)自 副駕寺

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小米汽車的更多進(jìn)展，正在隨著專利申請曝光。

這不，就在最近，一則最新固態(tài)電池專利申請了。

這項專利，名為“固態(tài)電池復(fù)合電極與制備方法及包含其復(fù)合電極的固態(tài)電池”。

概括來說，就是一種更高效、更安全的新型固態(tài)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝，特別是能解決厚電極充電慢、容量低，以及液體電池?zé)崾Э睾罂赡馨l(fā)生燃爆的核心難題。專利中還詳細(xì)介紹了這種電池的制作方法。

這是小米汽車的第2175項專利，算算時間，小米汽車造車這一路，平均下來幾乎每天都會有1項專利誕生。

速度驚人。

小米汽車發(fā)布固態(tài)電池專利

小米汽車的這項專利，今年6月13日正式公布，不過實際早在2023年的12月就提交了申請。

專利申請?zhí)枮?023117077118，申請公布號為CN120149317A。發(fā)明人是入職小米汽車的復(fù)旦大學(xué)高分子科學(xué)系博士趙則棟。

先來大致了解一下電池的基本構(gòu)造，主要由電極系統(tǒng)、電解質(zhì)、隔膜，以及外殼與封裝組件構(gòu)成。

對于傳統(tǒng)的鋰電池和早期固態(tài)電池而言，想提高續(xù)航，通常做法是加厚電極層，讓電池裝進(jìn)更多活性材料，以此儲存更多能量。

但電極變厚的代價是性能下滑。

傳統(tǒng)厚電極內(nèi)部，就像錯綜復(fù)雜的羊腸小道，電極越厚，鋰離子在內(nèi)部的傳輸路徑越長、阻力越大。

這會導(dǎo)致電池充放電速度變慢，專業(yè)上講叫做“倍率性能變差”。

同時，傳統(tǒng)電池的液體電解液，屬于易燃材料，在熱管理上存在挑戰(zhàn)，一旦失控就容易引發(fā)安全事故。電解液的流動屬性，也讓電芯結(jié)構(gòu)串聯(lián)變得困難，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)創(chuàng)新空間受限。

小米汽車的這項專利，就是針對這些問題的新解決方法，讓電池兼具厚度和充電效率，并且安全性得到提高。

這種方法將電極分為兩層，底層為金屬集流體，上層是厚度可達(dá)0.5~4cm的電極材料層。

技術(shù)的核心是，在電極內(nèi)部直接構(gòu)造垂直的“離子高速通道”。

這些“高速通道”，由一種聚合物+金屬鹽的固態(tài)電解質(zhì)組成，寬度只有10~500微米（頭發(fā)絲直徑級別），像一根根直線細(xì)管。

“通道”直接連接電極的上下兩面，方向與電流主傳輸方向一致，離子無需“繞路”，直達(dá)活性材料。通道之間還有規(guī)律的間隔布置，以此保證結(jié)構(gòu)的均勻，形成密集的垂直網(wǎng)絡(luò)。

△圖注：1：正極；2：負(fù)極；3：固態(tài)電解質(zhì)膜；4：集流體；5：電極材料層；6：固態(tài)電解質(zhì)；7：基質(zhì)

專利還提到，使用這種聚合物+金屬鹽的材料，優(yōu)勢是柔性更好，適合卷繞、壓制等復(fù)雜結(jié)構(gòu)工藝，同時不含易燃液體，更耐高溫，不易起火。

實驗數(shù)據(jù)顯示，在這套結(jié)構(gòu)下，電極厚度可以達(dá)到2cm（普通傳統(tǒng)電池通常不超過0.5cm）。

此時正極載量可以達(dá)到480-500mg/cm^2，全電池面積容量可達(dá)到60-70mAh/cm^2，全電池的輸出電壓可以達(dá)到25～32V。

所以通過這種結(jié)構(gòu)，電極可以更厚，但充電不會變慢，性能反而更好，安全性也更高。

那么這種電池是否具備量產(chǎn)優(yōu)勢？小米汽車在專利中直接分享了制備流程。

這種固態(tài)電池如何制備？

為了降低制造難度，小米還設(shè)計了一套適合規(guī)?；苽鋸?fù)合電極的方法：

第一步，做復(fù)合薄膜，就是在玻璃基板上涂一層含有活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑的基質(zhì)漿料，并用類似精密打印（類似于3D打印）的技術(shù)，把它們做成有平行細(xì)槽的電極材料薄層。

第二步，在這細(xì)槽里，澆注進(jìn)含有聚合物和金屬鹽的漿料，也就是固態(tài)電解質(zhì)漿料，填滿凹槽。

分別干燥固化后，就能形成一層有固態(tài)電解質(zhì)條紋、能鑲嵌在基質(zhì)條紋中的復(fù)合薄膜。

第三步，把復(fù)合薄膜從玻璃板上揭下來，沿著條的方向卷成圓柱體，這樣原來的條紋，在卷好的圓柱體里就變成了垂直方向的通道。

第四步，沿著垂直于卷軸的方向，按所需厚度切開。切下來的厚片疊在集流體上，就形成了最終的復(fù)合電極。

整個制作流程，無需復(fù)雜設(shè)備或極高溫度處理，因此相比傳統(tǒng)技術(shù)更容易落地量產(chǎn)。

而且專利當(dāng)中強(qiáng)調(diào)，這個結(jié)構(gòu)既適用于鋰離子電池，也適用于鈉離子電池，并且在負(fù)極、導(dǎo)電劑、聚合物、集流體等材料上，都有靈活的適配組合，電池“通道”的間隔、角度、寬度也可調(diào)控。

因此，這項技術(shù)能適配不同電池需求，應(yīng)用到動力電池和消費類電池等不同場景。

也就是說，不管是電動汽車，還是手機(jī)、可穿戴設(shè)備等產(chǎn)品，這種固體電池都適用。

小米造車，還布局了哪些專利？

據(jù)企查查顯示，從2019年第一項專利申請到現(xiàn)在（約2124天），小米汽車科技有限公司已經(jīng)申請了2176項專利，覆蓋了汽車領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)全鏈條。

衡量企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新能力的核心指標(biāo)——發(fā)明專利達(dá)1364項，占比超過62.68%。

最新一項專利，是與固體電池同日公布的，“油泵控制方法、裝置、設(shè)備、車輛、介質(zhì)、產(chǎn)品及芯片”。

平均下來，小米汽車幾乎每天都會申請1項專利。

這些專利的核心技術(shù)，聚焦在智能輔助駕駛、三電技術(shù)、車載控制與結(jié)構(gòu)、工業(yè)化與制造工藝、車聯(lián)網(wǎng)與通信技術(shù)等等。

重中之重當(dāng)屬智能輔助駕駛及自動駕駛系統(tǒng)，和三電系統(tǒng)。

在智能輔助駕駛系統(tǒng)方面，小米汽車的研發(fā)方向包括自動轉(zhuǎn)向、車道識別、路徑預(yù)測、自動超車、透明底盤技術(shù)等等。

三電系統(tǒng)，也就是電池、電驅(qū)、電控方面，包括800V硅碳高壓平臺、多合一電驅(qū)總成、熱管理與安全等等。

目前，小米汽車已獲得授權(quán)的有效專利達(dá)1392項，授權(quán)率達(dá)到63.97%。

對比新勢力蔚小理，以各自2024年的ESG報告為準(zhǔn)，蔚來專利數(shù)最多，共有9815項專利申請，其中5693項專利已授權(quán)；而小鵬2024年新增授權(quán)專利574項，累計3263項專利已授權(quán)；理想的累計授權(quán)專利則為4216項。

One More Thing

雷總今日微博官宣，小米YU7將在6月底發(fā)布。

屆時，搭載玄戒O1芯片的第二款平板等眾多新品，也會一起發(fā)布。

他還透露，在車身前后車門防撞梁部分，YU7應(yīng)用了4根2200MPa超強(qiáng)鋼。

這一設(shè)計使得前門承載能力顯著提升52.4%，防撞梁吸能性能提升40.2%；后門承載能力提升37.6%，防撞梁吸能性能提升25.4%。 因此在車輛遭遇側(cè)碰時，能夠提供堅實的保護(hù)屏障。

本周三（6月18日），雷總還會和小米集團(tuán)合伙人、總裁盧偉冰一起直播，為YU7提前預(yù)熱。