小鹏的电池负极上已经用上了LDP激光打孔么？

刷微博，看到老师发现了一个有意思的事儿，他怀疑小鹏在P7+时代就给电池开了几条直达深处的通道，来抑制析锂现象的产生（图1）。我也跟着认真扒了一扒，发现确实还是有点意思。

首先这个论文看起来还确实真实存在，全名是《Efficient fast-charging of lithium-ion batteries enabled by laser-patterned three-dimensional graphite anode architectures》，全文的主题是激光图案化电极可以改善厚石墨负极的快充性能，并通过降低浓差极化来抑制析锂。

这个话题对于普通小伙伴可能有点困难，它大概是这么一个意思：

一、充电到底是在干什么？

充电时，可以把锂离子理解成一大群准备停车的车：

正极是出发地；锂离子是汽车；电解液是道路；负极是停车场；石墨内部是最终车位。

慢充时，车流不大，大家能慢慢找车位。

快充时，相当于几分钟内突然涌来几万辆车。停车场里明明还有很多空位，但入口和内部道路太窄，车进不去，于是全堵在门口。

所以快充的真正难点不是“有没有空位”，而是：

这么多锂离子，能不能在很短时间内均匀找到自己的位置。

二、为什么厚负极更容易堵？

车企希望电池既能跑得远，又能充得快。

为了装下更多电量，可以把负极做厚。就像把平面停车场扩建成一个很深的立体车库，同样面积能停更多车。

但车库越深，里面的车位越难到达。

普通负极内部全是细小、弯曲的孔隙。锂离子要像在老城区小巷里穿行，绕过许多石墨颗粒，才能到达电极深处。

慢充时还来得及，快充时就出现了一个尴尬局面：

靠近入口的石墨已经挤满锂离子；深处的石墨却还没有充分工作；电芯整体看似没充满；入口附近实际上已经超负荷。

其实这个场景挺多见的，就是：停车场门口车太多，里面车太少。

三、析锂是什么？

正常情况下，锂离子应该钻进石墨内部，就像车开进正式车位。

但快充时，如果锂离子来得太快、负极又接收不过来，一部分锂离子就会直接在石墨表面变成金属锂。

这就是“析锂”。

可以理解为：

停车场入口车太多堵死以后，一些车干脆停在马路上。

这些“违停车辆”会带来几个问题：

一部分锂无法再正常参加充放电，容量下降；表面不断产生新的副反应，内阻增加；电池发热和产气风险上升；严重时形成锂枝晶，可能刺穿隔膜；快充次数越多，电池越容易衰减。所以析锂并不等于电池立刻出故障，但它会不断消耗电池的寿命和安全余量。

四、激光刻线干了什么？

用激光在厚负极上做出有规律的孔道。

它很像给一栋高楼增加了几部直达电梯，也像给停车场增加了几条通往地下深层的快速入口。

原来锂离子只能沿弯弯曲曲的小路往里钻；有了激光孔道之后，可以先沿孔道快速进入电极深处，再向周围扩散。

于是发生了四个变化：

锂离子走的路更短；负极深处得到的锂离子更多；表层不再承担几乎全部压力；局部析锂的概率明显下降。它并没有改变锂离子的化学本性，也不是让锂离子“跑得更猛”。

它做的事情更像城市交通改造：

没有增加车辆速度，只是重新设计道路，让车流不再堵在一个入口。

五、为什么效果会这么明显？

普通厚电极在快充时，很多深层材料其实没有充分利用。

就像一个有1000个车位的停车场，因为入口堵塞，短时间内只能停进去600辆车。剩下400个车位虽然存在，却来不及用。

激光孔道把入口和内部道路打通以后，同样的时间可能停进去900多辆车。

所以原来有一部分容量在快充条件下够不着，现在终于能用上了。

六、效果到底怎么样呢？

论文里的结果是：

4C快充100次后，容量保持率超过97%；6C快充100次后，容量保持率超过93%；普通未打孔负极只有约69%和59%；继续循环到600次，结构化电极仍保持约91%和86%。最通俗的理解是：

普通电极不是充不进去，而是每次快充都在付出更大的“内伤”；激光孔道把这种内伤大幅降低了。

七、挖掉材料，为什么容量没有明显下降？

激光打孔当然会挖掉一点负极材料，不可能毫无代价。

但这组电池的负极本来就留有余量，

可以把一颗电芯理解成两个配套仓库：

正极仓库能提供100箱货；负极仓库能接收110箱货。整颗电池最多只能搬运100箱，因为正极只能提供100箱。负极多出来的10个位置属于安全余量。

激光加工即使拿掉几个负极位置，只要剩余负极仍然能接收那100箱货，整颗电池的容量就不会下降。

所以更准确的说法是：

牺牲一点原本用不满的负极材料，换来更顺畅的锂离子交通。

这和商场拿出一点营业面积修电梯类似：少了几个货架，但整栋商场的人流效率提高了。

八、这项技术有没有代价？

有。它不是在极片上随便划几刀就能实现。

量产时至少要解决：

激光加工速度够不够快；增加多少制造成本；孔打多大、打多深、间隔多远；会不会产生粉尘和烧蚀残留；会不会损伤集流体；去掉多少材料才不会影响容量；孔道会不会增加新的副反应；长期循环后结构是否稳定。孔太少，效果不明显；孔太多，材料损失、成本和副反应又可能上升。

所以，这条技术路线在实验中很有效。它并不等于任何带有纹路的量产电芯，都一定用了同样的工艺。

九、小鹏P7+电池包那张图应该怎么理解？

这个是看到最后可能会比较有争议的地方，从财神道的视频里面虽然可以看到类似于激光刻纹，但是是否就是小鹏的电芯里采用了这个技术呢？

这个无法在小鹏现有的技术渠道里找到相关依据，小鹏相关的内容可能只有“电极结构设计革新”和“锂离子传输路程缩短15%”，这个看起来就似乎很像上面讲的内容。

不过还可以查到亿纬锂能也有相关的论述，考虑到亿纬锂能好像也给P7+电池包做过供应商，似乎也有这种可能。

P7+电池包上的划线，可能和打孔并不是一个意思？尤其是从实验室跑通到量产上车，这个之间的鸿沟来自于量产，小鹏或者电池品牌是否已经实现了这些技术的正式量产且大量上车，这些可能要才知道。

对了，三位专家对这个情况了解吗？能不能给我们解释科普一下？

纯讨论，不喜勿喷。新能源汽车