電動(dòng)轎車(chē)因存在續(xù)航路程短、本錢(qián)高等問(wèn)題，許多潛在顧客對(duì)其望而生畏。

鋰離子動(dòng)力電池能量密度已成為其產(chǎn)業(yè)化瓶頸，為此美、日、韓等國(guó)都制定了相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，其政策均指向“2020年能量密度達(dá)300Wh/kg”。日前，在國(guó)家重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)支持下，寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司研制團(tuán)隊(duì)強(qiáng)占高鎳三元材料及硅碳負(fù)極材料等要害中心技術(shù)，首先開(kāi)宣告比能量（質(zhì)量能量密度）達(dá)304Wh/kg的電池樣品，在這一世界比賽中折桂。

鋰電池能量密度被束縛的原因

打通“任督二脈”，補(bǔ)齊正極材料短板

鋰離子動(dòng)力電池是現(xiàn)在運(yùn)用最為廣泛的新能源轎車(chē)動(dòng)力電池，是新能源轎車(chē)的中心部分。其優(yōu)勢(shì)在于能量密度高、循環(huán)壽數(shù)長(zhǎng)，其技術(shù)難點(diǎn)在于安穩(wěn)性和安全性要求高、制備進(jìn)程雜亂，該中心生產(chǎn)技術(shù)一向把握在世界少數(shù)幾個(gè)國(guó)家手中。

電池的能量密度，是指電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能?！艾F(xiàn)在能量密度的提高，成為束縛鋰離子電池開(kāi)展的最大瓶頸，面臨著許多世界級(jí)難題?！睂幍聲r(shí)代首席科學(xué)家吳凱說(shuō)，電池廠家可通過(guò)增大電池規(guī)范來(lái)到達(dá)電量擴(kuò)容的作用，但電芯“變胖”或許“長(zhǎng)個(gè)兒”只治標(biāo)，并不治本。

鋰電池能量密度被束縛的原因

究竟是什么束縛了鋰電池的能量密度？

吳凱介紹，電池背面的化學(xué)體系是首要原因。一般來(lái)說(shuō)，鋰電池的四個(gè)部分非常要害：正極、負(fù)極、電解質(zhì)、膈膜。其間正負(fù)極是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的當(dāng)?shù)兀喈?dāng)于人體“任督二脈”。

因?yàn)楝F(xiàn)在負(fù)極材料的能量密度遠(yuǎn)大于正極，正極材料就成為了“木桶的短板”——鋰離子電池的能量密度下限取決于正極材料，所以前進(jìn)能量密度就要不斷晉級(jí)正極材料。但是，我國(guó)高鎳材料開(kāi)發(fā)起步晚，技術(shù)堆集較為單薄，制備工藝及裝備條件較為落后。

“批量安穩(wěn)供應(yīng)高功用的高鎳正極材料，是高比能量動(dòng)力電池開(kāi)發(fā)的要害技術(shù)難點(diǎn)之一?！眳莿P說(shuō)，為此，寧德時(shí)代依托國(guó)家工程研討中心、福建省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等嚴(yán)重科研平臺(tái)，通過(guò)與產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作單位的協(xié)同開(kāi)發(fā)，優(yōu)化原材料組成工藝條件，前進(jìn)結(jié)構(gòu)安穩(wěn)性，調(diào)整微觀結(jié)構(gòu)、操控材料描畫(huà)和規(guī)范分布，逐步完成了國(guó)產(chǎn)高鎳材料的規(guī)模化生產(chǎn)及運(yùn)用。

與日韓競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的同類(lèi)材料比較，現(xiàn)在國(guó)產(chǎn)高鎳材料具有可逆容量高、壓實(shí)密度高、表面及體相結(jié)構(gòu)相對(duì)安穩(wěn)的特色，將打破日韓技術(shù)獨(dú)占，提高國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)水平及國(guó)產(chǎn)動(dòng)力電池中心競(jìng)爭(zhēng)力，打掉立異路上的“榜首只絆腳石”。

鋰電池能量密度被束縛的原因

推翻傳統(tǒng)，處理負(fù)極材料的硬傷

負(fù)極材料也是鋰離子電池的中心材料之一，現(xiàn)在大多選用石墨作為負(fù)極材料。隨著對(duì)續(xù)航路程需求的繼續(xù)晉級(jí)，傳統(tǒng)石墨負(fù)極已不能滿意商場(chǎng)對(duì)電池能量密度的希望。

據(jù)測(cè)算，硅基負(fù)極材料的比容量可達(dá)石墨負(fù)極的10倍，被看作是后者的“替代者”。傳統(tǒng)硅基材料的運(yùn)用，首要選用碳包覆技術(shù)，即在硅材料表面復(fù)合一層碳材料。吳凱介紹，但因?yàn)楣璨牧铣浞烹娺M(jìn)程中體積改動(dòng)高達(dá)300％，多次循環(huán)后表面包覆的碳材料會(huì)破碎、墜落，對(duì)硅材料的保護(hù)作用大幅削弱，從而導(dǎo)致電池循環(huán)功用欠安。

這一世界級(jí)難題如“鬼魂”一般困擾產(chǎn)業(yè)界10來(lái)年之久。

寧德時(shí)代摒棄了傳統(tǒng)碳包覆技術(shù)，轉(zhuǎn)向研討人工電解質(zhì)界面膜包覆技術(shù)。歷時(shí)2年多，將這一技術(shù)運(yùn)用到硅材料制備，開(kāi)宣告具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新式人工電解質(zhì)界面膜包覆的硅碳復(fù)合負(fù)極材料，其循環(huán)功用表現(xiàn)顯著優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品，打掉立異路上的“第二只絆腳石”。

“與碳材料比較，人工電解質(zhì)界面膜與硅材料的結(jié)合作用力更強(qiáng)、彈性更好、不易破碎或粉化，對(duì)硅材料起到很好的保護(hù)作用，因而可以在循環(huán)中大幅前進(jìn)硅材料的界面安穩(wěn)性，從而提高電池的循環(huán)壽數(shù)。”吳凱說(shuō)，此舉將促進(jìn)我國(guó)充分把握材料改性、前驅(qū)體組成等多方面的中心技術(shù)，完成要害材料技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化，為硅碳復(fù)合負(fù)極的逐步商業(yè)化推廣運(yùn)用提供了重要保障。

完美“瘦身”，首先運(yùn)用特種等級(jí)的“7系鋁”

在能耗不變，體積和分量都受限的情況下，新能源轎車(chē)?yán)m(xù)航路程，首要取決于電池包的能量密度。

“這就考驗(yàn)研討人員為電池包‘瘦身’的才干?！眳莿P說(shuō)，寧德時(shí)代初次將特種等級(jí)的“7系鋁”運(yùn)用至電池包下箱體?！?系鋁”，鋁中的“戰(zhàn)斗鋁”，常被用于制造飛機(jī)起落架，具有輕盈、穩(wěn)固、安全等特性。

吳凱通知記者，“7系鋁”運(yùn)用也具有許多危險(xiǎn)，特別是應(yīng)力腐蝕現(xiàn)象（金屬材料在某些特定的介質(zhì)中，因?yàn)楦g介質(zhì)和應(yīng)力的一同作用而發(fā)生開(kāi)裂）。

“業(yè)界普遍認(rèn)為這是‘7系鋁’的技術(shù)難點(diǎn)，乃至是技術(shù)禁區(qū)?！眳莿P說(shuō)，為此，他們通過(guò)上百項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)及相關(guān)工藝改進(jìn)，使得應(yīng)力腐蝕指數(shù)操控在行業(yè)界最高水平?，F(xiàn)在，寧德時(shí)代已成功開(kāi)宣告“7系鋁”下箱體，并已量產(chǎn)。

至此，該企業(yè)電池包下箱體輕量化規(guī)劃已處于世界領(lǐng)先水平。這一全新能量密度的動(dòng)力電池，能使B級(jí)純電動(dòng)轎車(chē)電池倉(cāng)在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，不額外添加空間，載能量（裝載電池的總電量）即可提高約50％；車(chē)載動(dòng)力電池體系能量前進(jìn)50％；整車(chē)分量可在現(xiàn)有基礎(chǔ)上減重250公斤，使該車(chē)型規(guī)范工況續(xù)駛路程前進(jìn)到600公里以上……