技术是第一生产力,看宁德时代如何布局下一代动力电池

第一电动网 综合报道

随着新能源汽车产销量的持续攀升,对高性能、安全可靠的动力电池的需求将会呈现超高的增长。当前动力电池企业虽多,但不乏有浑水摸鱼者,能与国外电池企业正面竞争的屈指可数。宁德时代(CATL)是目前国内唯一一家为国际品牌乘用车提供动力电池的企业。

固态锂金属电池是下一代动力电池研究方向

12月17日,宁德时代研发经理郭永胜在“第七届全球新能源汽车大会——动力电池分论坛”上表示,宁德时代在动力电池下一代技术有一定的布局,在固态电池方面做了很多探索和思考。

固态锂金属电池或为下一代动力电池方向 宁德时代已投入研发

宁德时代研发经理郭永胜

郭永胜介绍,做固态锂金属电池能把锂金属用上,也能把高压材料用上,同时在动力电池安全性方面也有一定保证,这是宁德时代目前在未来电池技术发展方向的一个研发布局。固态电池可以分为三代,第一代,相当于传统的锂离子电池成电解质,这样的优势并不明显,因为换成固态电池以后,能量密度、体积能量密度比现有的传统的锂离子要低。第二代,把负极换成锂金属,正极用传统的正极材料,可以用高压材料。第三代,因为负极用了锂,正极材料可以用不含锂的材料,可以用硫,其他不含锂的都可以尝试,这样能量密度会有进一步提高的空间。目前,硫化物的固态电池是比较领先的技术,用硫化物有一些优势,适温电导率比较高、电解化窗口比较高、跟锂金属的兼容性还是比较好,但硫化物面对的挑战也非常大。

宁德时代在研发过程中,也在关注固态电池的制造问题,固态电池整个制造工艺跟传统的锂离子的制造工艺是完全不一样的,每一步都需要新的设备,新的工艺在里面,所以宁德时代也同时进行工艺的研发。固态锂金属电池或能成为下一代电池,因为它既能够保证高能量密度也能保证安全性。

安全可靠的动力电池是如何打造的?

宁德时代作为一家成立于2011年的年轻企业,公司建立了动力电池和储能系统研发制造基地,拥有材料、电芯、电池系统、电池回收的全产业链核心技术,致力于通过先进的电池技术,为全球绿色能源应用,提供高效的能源存储解决方案。

宁德时代从成立至今,一直保持着零安全事故的记录。那么它究竟是如何做到的呢?

宁德时代的安全理念是电池全生命周期安全。一是全过程,从电池的量子动力学仿真分析出发,从机理分析、电池材料选择和设计、电芯设计、电池系统设计到制造全过程都必须进行安全管控;二是全方位,电池系统安全包括电气安全、功能安全、机械安全和化学安全。

技术是第一生产力,看宁德时代如何布局下一代动力电池

做出好的电池系统产品,主要依赖三大关键技术:电芯技术、模组技术和BMS技术。在这三大技术构成的铁三角中,电芯决定是否安全的“基因”,模组技术提供电池系统强壮的身体,BMS管理技术提供电池系统“智慧的大脑”。 只有严格把控电池设计、验证和生产的每个流程,才能把电池系统安全做到最好。毕竟电池安全了,乘客和车才能开得安全,买的放心。

在电池系统的设计上,宁德时代会先做模拟仿真,后做测试评估。仿真覆盖微观到宏观,内容包括量子动力学、机械结构拓扑优化、形貌优化、尺寸优化、产热分析、防热失控、热场分布、模态、振动疲劳、冲击、石击等。在保障电池可靠性方面,从最小零部件,逐层去分析失效模式和失效率。根据失效率的“浴盆曲线”模型,所有的产品在早期失效率会比较高,使用中期失效率会下降,到晚期老化时又会升高。

技术是第一生产力,看宁德时代如何布局下一代动力电池

耗资千万的电磁兼容实验室

宁德时代的产品不仅按照国家标准通过了针刺、火烧、电化学、高压、碰撞以及极端寒冷、极端炎热等试验,还通过了C-NAS认证。同时,因汽车电子设备的电磁兼容性能在国内日益受到重视,CATL耗资千万建立了电磁兼容实验室以应对在自主研发过程中遇到电磁兼容技术难题。

技术是第一生产力,看宁德时代如何布局下一代动力电池

CATL 2017年即将落成的国家级工程研究中心

目前,宁德时代动力电池测试中心具备美国、德国、国产的门类齐全的先进电池检测设备。测试中心可依照国家颁布的电动车电池相关标准,欧美日等发达国家的国际标准、法规,世界主要汽车企业的企业标准进行测试。可以对各种规格的电池单体、电池模组、电池包电池系统进行测试评价,包括电池性能测试、寿命测试、环境可靠性测试、安全测试等,测试能力覆盖范围最广。2017年,宁德时代将建成国家级的工程研究中心。

技术是第一生产力,看宁德时代如何布局下一代动力电池

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智能化、自动化产线

宁德时代投资数十亿元建立智能化、自动化产线,该产线在“智慧工厂”和工业4.0信息物理融合系统CPS的指导下,实现了高度的自动化。厂区内使用了大量的高科技机器人、中控系统、在线检测设备和信息追溯系统,以做到“生产数据可视化”、“生产过程透明化”、“生产现场无人化”。

目前,宁德时代在全国有三大生产基地,分布在宁德、青海、溧阳,占地3500亩;中德两大研发中心,拥有动力电池制造核心技术;售后服务网点将近300家,分布在全国127个城市,可实现“1小时响应+300公里覆盖+5星级标准服务+100%回访”。2015年全球车用锂电池产量和2016年上半年车用锂电池出货量,宁德时代都位列第三。

宁德时代不仅与北汽新能源、长安汽车、吉利汽车、上汽集团等国内车企合作,同时还为华晨宝马提供动力电池。目前已和欧洲三家知名车企达成合作意向,将为他们旗下的新能源车提供合作开发的锂电池。目前宁德时代产能已达到100亿,计划到2020年投入300亿进行研发和产能升级,形成50G瓦时的有效产能。

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