2021年03月14日 | 宁德时代动力电池前沿技术全方位分解

01  高比能技术

宁德时代电池系统能量密度可达到215wh/kg，这是因为宁德时代采用了CTP技术、高镍技术、高电压技术、超薄基材等技术。

CTP技术：通过简化模组结构，使得电池包体积利用率提15%~20%，零部件数量减少40%，生产效率提升50%。

高镍技术：高镍811领先体系，配合业界首创的纳米铆钉技术，在电芯层面进行结构加固防护，大幅度提升能量密度，有效兼顾高标准安全可靠性。

高电压技术：精准的单晶颗粒设计，搭配耐氧化电解液，通过不断拓宽电压上限，脱出更多的活性锂，从而显著提升能量密度，实现最优性价比。

超薄基材技术：4.5微米超薄箔材，薄而不破，薄而不皱，在有限的壳体空间内，无限瘦身减重，单体电芯能量密度提升幅度高达5%~10%。

02  长寿命技术

宁德时代采用长寿命技术，最高可达16年或200万公里，具体技术如下：

低锂耗技术：可以大幅减少电芯使用过程中的活性锂消耗，显著提升阳极材料表面和本体结构的稳定性，达成超长寿命的性能需求。

钝化阴极：通过阴极FIC涂层技术构造极片自休眠钝化膜，降低存储过程活性，使用时再重新激活，像动物冬眠一样，大大降低了损耗。

仿生自修复电解液：自动修复固体电解质（SEI）膜缺陷，确保其完整性和稳定性，展现出自适应的保护特性，提升电芯的循环和存储性能。

极片微结构设计：通过极片层级精细设计，构造“离子和电子高速通道”，减小锂离子扩散阻力，减缓容量衰减。

膨胀力自适应管理：引入柔性膨胀力管理技术，实现电芯膨胀力的自适应管理，使电芯膨胀力在使用过程中始终处于一个最佳的环境中，从而提升寿命。

寿命补偿：根据寿命需求在不同的阶段进行补血以及排毒，减缓容量衰减，延长电芯寿命，实现更高价值。

03  超快充技术

宁德时代的超快充技术能够做到15分钟充到80%SOC，具体采用了如下技术：

超电子网：充分纳米化的材料表面，搭建了四通八达的电子网络，使得阴极材料对充电信号的响应速度，和锂离子脱出速率得到大幅度提升。

快离子环：修饰多孔包覆层的阳极材料表面，提供丰富的锂离子交换所需要的活性位点，极大地提高锂离子电荷交换速度和锂离子的嵌入速率。

各向同性石墨：导入各向同性技术，使得锂离子可以从360度嵌入石墨通道中，实现充电速度的显著提升。

超导电解液：通过引入拥有超强运输能力的超导电解液，大幅提升锂离子在液相和界面的传输速度，实现电池充电速度的快速提升。

高孔隙隔膜：创新性采用高孔隙率隔离膜，能够有效降低锂离子的平均传输距离，使锂离子在阴阳极之间来去自如，大幅降低锂离子传输阻力。

多梯度极片：通过调控极片多孔结构的梯度分布，实现上层高孔隙率结构，下层高压实密度结构，完美兼顾高能量密度和超级快充双核心。

多极耳：开发多维空间极耳技术，极大提升极片的电流承受能力，突破500A直充时电芯温升过高的技术瓶颈。

阳极电位监控：通过对阳极电位的监控，实时调整充电电流，确保电池在最大充电速度的过程中不会析锂，从而能做到极限的充电速度。

04  真安全技术

耐温阴极：对“材料基因库”进行高通量筛选，锁定特有的金属元素，用于与“镍、钴”等变价元素进行掺杂，既保证能量密度，又加大氧气释放难度，大幅度提升三元材料的热稳定性。

安全涂层：独创的先进纳米涂层技术，在极片表面形成稳定致密的固态电解质界面膜，大大降低材料和电解液的反应活性，显著提高电芯的热力学稳定性。

高安全电解液：从锂离子电池四大主材之一的电解液入手，成功开发了多款功能添加剂，通过改良电解液基因，有效减少了固液界面间的反应产热，显著提高了电池耐热温度及电池的热安全性。

航天级热阻隔：超低导热系数的航空级热阻隔材料，独特的纳米孔结构可抑制空气对流传导和辐射导热，避免热量快速传递引发相邻电池温度骤升而发生热失控。

自冷却：基于大数据建立的参数故障及风险预警模型，确保极端情况下电池系统的及时响应，主动唤醒整车并启动冷却策略，快速“诊疗”，即刻见效，让电池重回冷静。

大数据预警：通过分析、挖掘，提取数据深度特征，归纳特征变量内在关系，结合信号检测与传输技术，打造故障实时检测系统，实现电池预警，让再微小的异常都无所遁形。

05  自控温技术

电芯弱短路：控制电机控制器让电池与电机发生弱短路，电池在高压回路形成的脉冲电流作用下迅速加热，比常规加热方式缩短三分之二时间。

电芯温控：自加热技术，可以使电芯最大限度均匀发热，克服常规加热膜加热方式造成的电芯受热不均衡，保青春，抗衰老。

平台化：借用整车现有高压架构及连接方式，不需要修改任何部件，仅需通过优化控制算法及策略就能实现自控温，相比传统方案零成本投入。

SOC快速修正：针对速热的使用场景，开发了一套快速修正算法，可在1分钟内精确预估电芯状态，确保电池荷电状态（SOC）误差率在±3%以内。

功率补偿：功率补偿技术，在低温、低SOC的极端状态下提供稳定的放电电压平台，通过提高功率，保障电池续航持久、动力强劲。

耐寒石墨：定制化阳极材料保证阳极界面锂离子的快速交换，自适应离子传输孔道缩短了锂离子在阳极中的传输路径，达成卓越的低温性能。

耐寒阴极：高活性的阴极材料，赋予了锂离子快速迁移的特性，并适应全天候的使用场景，即使天寒地冻，仍能从容应对。

耐寒电解液：低粘度电解液，提高锂离子传导速率，尤其是极端环境下也保持锂离子畅通无阻，即使滴水成冰，我亦进退自如。

06  智管理技术

电芯健康监测：结合电芯失效机理模型，实时监控所有电芯，存储电芯全生命周期内每次充电放电等数据，分析电芯健康状态，提前识别异常电芯。

智能化快充策略：以智能化的电池管理系统（BMS）快充策略为依托，基于温度及SOC的敏锐识别，让电池在健康充电区间快速充电，并保护电池免受快充损害。

参数实时优化：基于大数据优化建立高精度电池模型，结合每颗电芯实时状态和运行工况，准确预估电芯状态，防止功率和里程跳变。

单电芯能量管理：依托于高性能硬件平台，可对每一个电芯进行独立的状态计算，提高SOX精度，降低里程焦虑，提升整车性能。

无线BMS：通过电池包内无线化通信，简化采样线束，简化电池包装配，降低成本，提高可靠性，并且实现24小时监测。

残值评估：通过耦合电池模型和老化模型，在线估算电芯老化参数，获取材料老化程度信息，可精确评估老化状态并预测电芯剩余寿命。

云边协同：利用大数据云服务及车载高性能BMS边缘计算，车云协同，实现更全面的诊断及更人性化的电池管理。

V2X：让新能源车成为“分布式储能单元”，可参与电网的削峰填谷获得收益，也可让爱车成为家庭的备用能量来源和赚钱工具。