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寧德時代前沿技術全方位分解!

2021-03-01 10:50:18·  來源:寧德時代
 
作為鋰電池行業龍頭的寧德時代,有哪些最新前沿技術呢?一起來看看吧!高比能技術寧德時代電池系統能量密度可達到215wh/kg,這是因為寧德時代采用了CTP技術、高鎳技術、高電壓技術、超薄基材等技術。CTP技術:通過簡化模組結構,使得電池
作為鋰電池行業龍頭的寧德時代,有哪些最新前沿技術呢?一起來看看吧!

高比能技術
寧德時代電池系統能量密度可達到215wh/kg,這是因為寧德時代采用了CTP技術、高鎳技術、高電壓技術、超薄基材等技術。
CTP技術:通過簡化模組結構,使得電池包體積利用率提15%~20%,零部件數量減少40%,生產效率提升50%。
高鎳技術:高鎳811領先體系,配合業界首創的納米鉚釘技術,在電芯層面進行結構加固防護,大幅度提升能量密度,有效兼顧高標準安全可靠性。
高電壓技術:精準的單晶顆粒設計,搭配耐氧化電解液,通過不斷拓寬電壓上限,脫出更多的活性鋰,從而顯著提升能量密度,實現最優性價比。
超薄基材技術:4.5微米超薄箔材,薄而不破,薄而不皺,在有限的殼體空間內,無限瘦身減重,單體電芯能量密度提升幅度高達5%~10%。

長壽命技術
寧德時代采用長壽命技術,最高可達16年或200萬公里,具體技術如下:
低鋰耗技術:可以大幅減少電芯使用過程中的活性鋰消耗,顯著提升陽極材料表面和本體結構的穩定性,達成超長壽命的性能需求。
鈍化陰極:通過陰極FIC涂層技術構造極片自休眠鈍化膜,降低存儲過程活性,使用時再重新激活,像動物冬眠一樣,大大降低了損耗。
仿生自修復電解液:自動修復固體電解質(SEI)膜缺陷,確保其完整性和穩定性,展現出自適應的保護特性,提升電芯的循環和存儲性能。
極片微結構設計:通過極片層級精細設計,構造“離子和電子高速通道”,減小鋰離子擴散阻力,減緩容量衰減。
膨脹力自適應管理:引入柔性膨脹力管理技術,實現電芯膨脹力的自適應管理,使電芯膨脹力在使用過程中始終處于一個最佳的環境中,從而提升壽命。
壽命補償:根據壽命需求在不同的階段進行補血以及排毒,減緩容量衰減,延長電芯壽命,實現更高價值。

超快充技術
寧德時代的超快充技術能夠做到15分鐘充到80%SOC,具體采用了如下技術:
超電子網:充分納米化的材料表面,搭建了四通八達的電子網絡,使得陰極材料對充電信號的響應速度,和鋰離子脫出速率得到大幅度提升。
快離子環:修飾多孔包覆層的陽極材料表面,提供豐富的鋰離子交換所需要的活性位點,極大地提高鋰離子電荷交換速度和鋰離子的嵌入速率。
各向同性石墨:導入各向同性技術,使得鋰離子可以從360度嵌入石墨通道中,實現充電速度的顯著提升。
超導電解液:通過引入擁有超強運輸能力的超導電解液,大幅提升鋰離子在液相和界面的傳輸速度,實現電池充電速度的快速提升。
高孔隙隔膜:創新性采用高孔隙率隔離膜,能夠有效降低鋰離子的平均傳輸距離,使鋰離子在陰陽極之間來去自如,大幅降低鋰離子傳輸阻力。
多梯度極片:通過調控極片多孔結構的梯度分布,實現上層高孔隙率結構,下層高壓實密度結構,完美兼顧高能量密度和超級快充雙核心。
多極耳:開發多維空間極耳技術,極大提升極片的電流承受能力,突破500A直充時電芯溫升過高的技術瓶頸。
陽極電位監控:通過對陽極電位的監控,實時調整充電電流,確保電池在最大充電速度的過程中不會析鋰,從而能做到極限的充電速度。

真安全技術
耐溫陰極:對“材料基因庫”進行高通量篩選,鎖定特有的金屬元素,用于與“鎳、鈷”等變價元素進行摻雜,既保證能量密度,又加大氧氣釋放難度,大幅度提升三元材料的熱穩定性。
安全涂層:獨創的先進納米涂層技術,在極片表面形成穩定致密的固態電解質界面膜,大大降低材料和電解液的反應活性,顯著提高電芯的熱力學穩定性。
高安全電解液:從鋰離子電池四大主材之一的電解液入手,成功開發了多款功能添加劑,通過改良電解液基因,有效減少了固液界面間的反應產熱,顯著提高了電池耐熱溫度及電池的熱安全性。
航天級熱阻隔:超低導熱系數的航空級熱阻隔材料,獨特的納米孔結構可抑制空氣對流傳導和輻射導熱,避免熱量快速傳遞引發相鄰電池溫度驟升而發生熱失控。
自冷卻:基于大數據建立的參數故障及風險預警模型,確保極端情況下電池系統的及時響應,主動喚醒整車并啟動冷卻策略,快速“診療”,即刻見效,讓電池重回冷靜。
大數據預警:通過分析、挖掘,提取數據深度特征,歸納特征變量內在關系,結合信號檢測與傳輸技術,打造故障實時檢測系統,實現電池預警,讓再微小的異常都無所遁形。

自控溫技術
電芯弱短路:控制電機控制器讓電池與電機發生弱短路,電池在高壓回路形成的脈沖電流作用下迅速加熱,比常規加熱方式縮短三分之二時間。
電芯溫控:自加熱技術,可以使電芯最大限度均勻發熱,克服常規加熱膜加熱方式造成的電芯受熱不均衡,保青春,抗衰老。
平臺化:借用整車現有高壓架構及連接方式,不需要修改任何部件,僅需通過優化控制算法及策略就能實現自控溫,相比傳統方案零成本投入。
SOC快速修正:針對速熱的使用場景,開發了一套快速修正算法,可在1分鐘內精確預估電芯狀態,確保電池荷電狀態(SOC)誤差率在±3%以內。
功率補償:功率補償技術,在低溫、低SOC的極端狀態下提供穩定的放電電壓平臺,通過提高功率,保障電池續航持久、動力強勁。
耐寒石墨:定制化陽極材料保證陽極界面鋰離子的快速交換,自適應離子傳輸孔道縮短了鋰離子在陽極中的傳輸路徑,達成卓越的低溫性能。
耐寒陰極:高活性的陰極材料,賦予了鋰離子快速遷移的特性,并適應全天候的使用場景,即使天寒地凍,仍能從容應對。
耐寒電解液:低粘度電解液,提高鋰離子傳導速率,尤其是極端環境下也保持鋰離子暢通無阻,即使滴水成冰,我亦進退自如。

智管理技術
電芯健康監測:結合電芯失效機理模型,實時監控所有電芯,存儲電芯全生命周期內每次充電放電等數據,分析電芯健康狀態,提前識別異常電芯。
智能化快充策略:以智能化的電池管理系統(BMS)快充策略為依托,基于溫度及SOC的敏銳識別,讓電池在健康充電區間快速充電,并保護電池免受快充損害。
參數實時優化:基于大數據優化建立高精度電池模型,結合每顆電芯實時狀態和運行工況,準確預估電芯狀態,防止功率和里程跳變。
單電芯能量管理:依托于高性能硬件平臺,可對每一個電芯進行獨立的狀態計算,提高SOX精度,降低里程焦慮,提升整車性能。
無線BMS:通過電池包內無線化通信,簡化采樣線束,簡化電池包裝配,降低成本,提高可靠性,并且實現24小時監測。
殘值評估:通過耦合電池模型和老化模型,在線估算電芯老化參數,獲取材料老化程度信息,可精確評估老化狀態并預測電芯剩余壽命。
云邊協同:利用大數據云服務及車載高性能BMS邊緣計算,車云協同,實現更全面的診斷及更人性化的電池管理。
V2X:讓新能源車成為“分布式儲能單元”,可參與電網的削峰填谷獲得收益,也可讓愛車成為家庭的備用能量來源和賺錢工具。

來源:寧德時代新能源科技股份有限公司官網 
 
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