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把“命门”掌握在自己手中:宁德时代攻克锂电池能量密度瓶颈

时间:2021-08-19 01:53:02 来源:od体育官网 点击:

本文摘要:开栏的话:关键核心技术事关创意主动权、发展主动权,也事关国家经济安全性、国防安全性和其他安全性。习近平总书记认为,要努力实现关键核心技术自律高效率,把创意主动权、发展主动权牢牢地掌控在自己手中。从今天开始,《科技日报》发售把命门掌控在自己手中专栏,理解这些为涉及学科、产业发展关上新局面的核心技术,为新中国正式成立70周年庆典。 电动汽车因不存在续航里程较短、成本高等问题,许多潜在消费者对其望而却步。

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开栏的话:关键核心技术事关创意主动权、发展主动权,也事关国家经济安全性、国防安全性和其他安全性。习近平总书记认为,要努力实现关键核心技术自律高效率,把创意主动权、发展主动权牢牢地掌控在自己手中。从今天开始,《科技日报》发售把命门掌控在自己手中专栏,理解这些为涉及学科、产业发展关上新局面的核心技术,为新中国正式成立70周年庆典。

电动汽车因不存在续航里程较短、成本高等问题,许多潜在消费者对其望而却步。锂离子动力电池能量密度已沦为其产业化瓶颈,为此美、日、韩等国都制订了涉及产业政策,其目标皆指向2020年能量密度约300Wh/kg。日前,在国家重点专项反对下,宁德时代新能源科技股份有限公司研发团队攻下低镍三元材料及硅碳负极材料等关键核心技术,首度研发出比能量(质量能量密度)约304Wh/kg的电池样品,在这一国际竞赛中折桂。

打通任督二脉,补足负极材料短板锂离子动力电池是目前应用于尤为普遍的新能源汽车动力电池,是新能源汽车的核心部分。其优势在于能量密度低、循环寿命长,其技术难题在于稳定性和安全性拒绝低、制取过程简单,该核心生产技术仍然掌控在世界少数几个国家手中。电池的能量密度,是指电池平均值单位体积或质量所释放出来的电能。

目前能量密度的提高,沦为制约锂离子电池发展的仅次于瓶颈,面对着诸多世界级难题。宁德时代首席科学家吴凯说道,电池厂家可通过减小电池尺寸来超过电量配套的效果,但电芯逆胖或者宽个儿只治标,并不治本。到底是什么容许了锂电池的能量密度?吴凯讲解,电池背后的化学体系是主要原因。

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一般而言,锂电池的四个部分十分关键:负极、负极、电解质、膈膜。其中正负极是再次发生化学反应的地方,相等于人体任督二脉。由于目前负极材料的能量密度远大于负极,负极材料就沦为了木桶的短板锂离子电池的能量密度上限各不相同负极材料,所以提升能量密度就要大大升级负极材料。

但是,我国低镍材料研发起步晚,技术累积更为脆弱,制取工艺及装备条件更为领先。批量平稳供应高性能的低镍负极材料,是高比能量动力电池研发的关键技术难题之一。吴凯说道,为此,宁德时代相结合国家工程研究中心、福建省重点实验室等根本性科研平台,通过与产业链上下游合作单位的协同研发,优化原材料制备工艺条件,提升结构稳定性,调整微观结构、掌控材料形貌和尺寸产于,逐步构建了国产低镍材料的规模化生产及应用于。与日韩竞争对手的同类材料比起,目前国产低镍材料不具备共轭容量低、压实密度低、表面及体相结构比较平稳的特点,将超越日韩技术独占,提高国内产业链技术水平及国产动力电池核心竞争力,打掉创意路上的第一只拦路虎。

政治宣传传统,解决问题负极材料的硬伤负极材料也是锂离子电池的核心材料之一,目前大多使用石墨作为负极材料。随着对续航里程市场需求的持续升级,传统石墨负极已无法符合市场对电池能量密度的希望。据测算,硅基负极材料的比容量可约石墨负极的10倍,被看做是后者的替代者。传统硅基材料的应用于,主要使用碳外壳技术,即在硅材料表面填充一层碳材料。

吴凯讲解,但由于硅材料充放电过程中体积变化高达300%,多次循环后表面外壳的碳材料不会碎裂、开裂,对硅材料的维护起到大幅度弱化,从而造成电池循环性能不欠佳。这一世界级难题如幽灵一般后遗症产业界10来年之久。

宁德时代抛弃了传统碳外壳技术,改向研究人造电解质界面膜外壳技术。历时2年多,将这一技术应用于到硅材料制取,研发出有具备自律知识产权的新型人造电解质界面膜外壳的硅碳填充负极材料,其循环性能展现出明显高于国外产品,打掉创意路上的第二只拦路虎。与碳材料比起,人造电解质界面膜与硅材料的融合作用力更加强劲、弹性更佳、不易破碎或粉化,对硅材料起着很好的维护起到,因此需要在循环中大幅提高硅材料的界面稳定性,从而提高电池的循环寿命。

吴凯说道,此举将增进我国充份掌控材料改性、前驱体制备等多方面的核心技术,构建关键材料技术的国产化,为硅碳填充负极的逐步商业化推广应用获取了最重要确保。极致瘦身,首度用于航空级别的7系铝在能耗恒定,体积和重量都有限的情况下,新能源汽车续航里程,主要各不相同电池包的能量密度。这就考验研究人员为电池包瘦身的能力。吴凯说道,宁德时代首次将航空级别的7系铝运用至电池包下箱体。

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7系铝,铝中的战斗铝,经常被用作生产飞机起落架,不具备轻盈、牢固、安全性等特性。吴凯告诉他记者,7系铝应用于也具备很多风险,尤其是形变生锈现象(金属材料在某些特定的介质中,由于生锈介质和形变的联合起到而再次发生脱落)。业内普遍认为这是7系铝的技术难题,甚至是技术禁区。

吴凯说道,为此,他们通过上百项的实验及涉及工艺提高,使得形变生锈指数掌控在行业内最低水平。目前,宁德时代已顺利研发出有7系铝下箱体,并已量产。自此,该企业电池包下箱体轻量化设计已正处于世界领先水平。


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