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深度解密寧德時(shí)代技術(shù)創(chuàng )新

時(shí)間：2021-05-21    來(lái)源：未知    作者：admin
在電力驅動(dòng)下，新的時(shí)代正加速到來(lái)，如何駕馭電能成為文明躍遷的關(guān)鍵。
央視大型工業(yè)紀錄片《動(dòng)力澎湃》第三集《電驅加速度》，深度解密寧德時(shí)代工程師如何借助科技創(chuàng )新？突破動(dòng)力電池能量密度與充電效率極限？
讓我們跟隨鏡頭聆聽(tīng)這顆動(dòng)力心臟的進(jìn)化故事

 

結構重塑，掌握能量密度之鑰

 

王升威，寧德時(shí)代動(dòng)力電池工程師。他和團隊始終在為一個(gè)目標而努力提升電池的能量密度，這是決定電動(dòng)汽車(chē)續航里程的關(guān)鍵指標。過(guò)去10年，他的團隊通過(guò)升級化學(xué)材料將電池包能量密度提升了兩倍，達到180Wh/kg，讓電動(dòng)汽車(chē)續航里程從不到200公里提升到超過(guò)700公里。
在化學(xué)材料短期無(wú)法取得重大技術(shù)突破的情況下，這已經(jīng)接近電池能量密度的極限
然而，王升威團隊的腳步并未停止。這一次，他們嘗試從結構上取得突破。
普通電池包是由模組組成，每個(gè)模組包含10個(gè)左右電芯。王升威的方案是取消模組結構，直接把電芯集成到電池包，同樣的電池包空間可以放進(jìn)更多的電芯，能量密度就可以再提升百分之二十。
然而，每個(gè)電芯內部超過(guò)100層，如果每一層極片的厚度偏差1微米，電芯平均厚度偏差就會(huì )超過(guò)0.1毫米，一排電芯數量在20至30個(gè)之間，累計產(chǎn)生的2至3毫米偏差將造成電池包無(wú)法組裝。這樣的結構變化對電芯的一致性提出了極高的要求。
王升威：“因為到量產(chǎn)交付的時(shí)候，往往是成千上萬(wàn)顆電芯，這個(gè)時(shí)候把電池的尺寸、各項性能的一致性做得非常好，是相當相當困難的。”
控制電池一致性關(guān)鍵在于漿料，漿料是承載著(zhù)電芯正負極材料的糊狀物，對漿料的要求是流動(dòng)性能好、粘度穩定、不易發(fā)生固體沉降。
為了實(shí)現這些目標，王升威和團隊利用一年的時(shí)間反復實(shí)驗才得到了理想的配方：石墨、粘合劑、導電劑和水的特定比例混合，這是團隊秘不示人的獨門(mén)技藝。
它們在自動(dòng)負壓罐中充分攪拌、混合均勻后，將被涂到銅箔上，嚴苛的生產(chǎn)工藝將厚度達到60毫米的電芯平均厚度偏差嚴格控制在0.1毫米以?xún)龋?/span>最終實(shí)現了整體質(zhì)量極高的統一標準，讓電芯直接集成到電池包的設想最終得以實(shí)現電池包的能量密度提高到220Wh/kg以上，實(shí)現電動(dòng)汽車(chē)的續航里程提升至1000公里以上。

 

用加一箱油的時(shí)間完成電動(dòng)汽車(chē)充電

 

對于王升威而言，實(shí)現能量密度提升的目標還遠遠不夠。
15年前，他從事手機電池的研制，并創(chuàng )造了充電五分鐘通話(huà)兩小時(shí)的快充傳奇；五年后，轉行到電動(dòng)汽車(chē)電池研制的他，希望把快速充電的便利帶給電動(dòng)汽車(chē)的用戶(hù)。
然而，動(dòng)力電池相比手機電池容量大十倍，壽命長(cháng)三倍，電池包內電芯數量多二十倍，技術(shù)挑戰更大。
王升威：“從用戶(hù)的角度，是希望能用加一箱油的時(shí)間完成充電，這是比較理想的，而目前第一步，是要實(shí)現15分鐘快充。”
王升威率領(lǐng)的團隊正在與時(shí)間賽跑，要想讓更多的鋰離子以最快的速度抵達目的地，實(shí)現快速充電的超級設想取決于他們能否對材料結構做出改良。
王升威：“人造石墨是比較常見(jiàn)的，我們發(fā)現它有一個(gè)缺點(diǎn)，它的快充能力比較差，它的優(yōu)點(diǎn)是能量密度比較高。我們把天然石墨的表層特性移植到人造石墨上，這樣充電速度快，而且循環(huán)壽命也好。”
王升威的方案是用超級的工藝在石墨表面形成快離子環(huán)打造了一個(gè)微觀(guān)的工業(yè)世界，快離子環(huán)使電荷的轉移阻抗大大降低，提供了更多的傳輸路徑，實(shí)現在單位時(shí)間里鋰離子嵌入速度的大幅提升。
用改進(jìn)后的人造石墨制作而成的電池，能否真正進(jìn)入批量生產(chǎn)？還必須經(jīng)歷一次25℃常溫條件下的充電測試。
測試開(kāi)始！新的方案究竟可以把充電的時(shí)間縮短到多少？
王升威：“溫升不能太高，同時(shí)充電速度要快，這兩個(gè)是快充的關(guān)鍵。”
不到12分鐘，電芯就已經(jīng)完成了80%的充電。
王升威：“好，現在已經(jīng)升到100%，測試已經(jīng)成功完成。”
這意味著(zhù)由這種電芯構成的電池包只需要充電15分鐘就能為汽車(chē)提供400公里的續航。僅僅是一年前，這樣的充電速度還被認為是絕無(wú)可能！
創(chuàng )新是人類(lèi)不斷前行的核心動(dòng)力，寧德時(shí)代的青年工程師們用智慧和工匠精神實(shí)現更高的能量密度，更快的充電速度，日趨先進(jìn)的動(dòng)力電池將讓人們駕駛電動(dòng)汽車(chē)出行變得更加方便、快捷、高效。
來(lái)源：寧德時(shí)代
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