解析寧德時代發(fā)明的鋰離子電池方案

寧德時代發(fā)明的鋰離子電池包，通過對于正負(fù)極材料的創(chuàng)新改進，使得這種鋰離子電池在低溫，尤其是在低溫低SOC下的功率、工作能量效率、低溫容量和能量保持率等關(guān)鍵性能得到顯著的提高。

據(jù)悉，能源市場研究公司SNE Research 日前表示，今年1月-9月，寧德時代的電動汽車電池使用量達(dá)到19.2 GWh ，超過了LG Chem。

鋰離子電池由于具備能量密度大、輸出功率高、循環(huán)壽命長和環(huán)境污染小等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于電動汽車以及消費類電子產(chǎn)品中。電動汽車在行駛過程中，對驅(qū)動電源的功率要求很高，因而也要求鋰離子電池具有較佳的功率特性。

溫度是對電池的充放電性能影響最大的環(huán)境因素之一，在低溫環(huán)境中，鋰離子電池的功率性能發(fā)生下降。此外，電池荷電狀態(tài)SOC（State of Charge）也是評價電動車電池的一個重要參數(shù)，其反映了電池的剩余容量占電池容量的比值。

在低SOC狀態(tài)下，鋰離子電池的功率性能往往也受影響，為此，寧德時代在2020年4月30日申請了一項名為“一種二次電池及其裝置”的發(fā)明專利（申請?zhí)枺?02010365063.2），申請人為寧德時代新能源科技股份有限公司。

該專利發(fā)明了一種耐低溫、高功率、高能效的二次鋰離子電池，根據(jù)目前公開的相關(guān)資料，讓我們一起來看看這項鋰離子電池方案吧。

如上圖，為該專利中發(fā)明的可重復(fù)利用鋰離子電池的立體圖（左）以及分解圖（右），這種鋰離子電池包括外包裝51、電極組件52、頂蓋組件53和電解液，電極組件收容于外包裝中。

該鋰離子電池的負(fù)極極片通常包括負(fù)極集流體和位于其表面的負(fù)極活性材料層，該專利中選用人造石墨、天然石墨等改良后的材料來用作負(fù)極，以此提高電池壽命以及能效。同時，隔離膜通常選用例如聚乙烯膜、聚丙烯膜、聚偏氟乙烯膜以及多層復(fù)合膜等，電解液一般選用在有機溶劑中溶解的鋰鹽溶液。

該專利在發(fā)明這樣的鋰離子電池時，還針對于鋰離子固相擴散系數(shù)、粉體電阻率、顆粒形態(tài)、粒徑和碳包覆量、X射線衍射圖譜關(guān)鍵參數(shù)等方面改善正極活性材料的導(dǎo)電性、結(jié)晶度和有序度等各方面，以此來提高電池的動力學(xué)和充放電性能，并且發(fā)現(xiàn)這種電池在低溫低SOC狀態(tài)下的功率性能顯著高于單一正極活性物質(zhì)制備的電池。

這種單個電池通過材料的不斷改良，擁有出色的供電以及續(xù)航效果，同時，為了應(yīng)對新能源汽車這樣的大功耗場景，一般會將多個電池封裝成為電池模塊以及電池包，以提高電源模塊的封裝程度以及擴展其使用場景，如下圖所示。

從圖中可以看到，電池模塊中包含多個單個鋰離子電池，沿著電池模塊的長度方向依次排列設(shè)置，初次之外，還可以設(shè)置成為下圖這樣的電池包形式。

如上圖，電池包包含的電池模塊的數(shù)量可以根據(jù)電池包的應(yīng)用和容量進行調(diào)節(jié)，電池包中包含有電池箱和設(shè)置于電池箱中的多個電池模塊，電池箱包括上箱體2和下箱體3，并形成用于容納電池模塊的封閉空間，從上圖下方可以看到，兩個電池模塊并排擺放。

這種電池包可以為純電動車、混合動力電動車以及插電式混合動力電動車提供電量來源，同時也可以滿足這些領(lǐng)域?qū)τ阡囯x子電池的高功率和高能量密度的需求。

以上就是寧德時代發(fā)明的鋰離子電池包，其正極極片使用的正極活性材料包含具有不同工作電壓平臺的活性物質(zhì)，通過對于正負(fù)極材料的創(chuàng)新改進，使得這種鋰離子電池在低溫，尤其是在低溫低SOC下的功率、工作能量效率、低溫容量和能量保持率等關(guān)鍵性能得到顯著的提高。

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