动力电池技术创新是赋能新能源产业持续增长的重要引擎。 动力电池更高能量密度、更长寿命、更高安全性、更低成本要求，促使新材料、新工艺、新设备不断研发和应用。 作为全球首屈一指的动力电池龙头，宁德时代高度重视科研创新。历年研发投入占营收比例维持在6.5%以上，最高达到8.16%。 截至2020年12月31日，宁德时代拥有研发技术人员5592名，公司及其子公司共拥有2969项境内专利及348项境外专利，正在申请的境内和境外专利合计3454项。 目前，宁德时代正在建设21C创新实验室，总投资达33亿元。该实验室对标国际一流实验室，打造“前沿基础研究→应用基础研究→产业技术研究→产业转化”的全链条研究模式，解決一系列“卡脖子”技术难题。研究方向包括金属锂电池、全固态电池、钠离子电池等下一代电池研发。
近期，宁德时代董事长曾毓群在股东大会上表示，公司纳电池技术已经成熟，计划于7月发布。 在此背景下，7月8-10日，第二届中国新能源新材料（宁德）峰会暨2021第十四届高工锂电产业峰会将在宁德富力万达嘉华酒店举行，此次峰会主题为“开启新能源新时代”。 此次峰会由宁德时代、高工锂电、宁德市人民政府联合主办，由高工产业研究院、宁德市工信局联合承办，峰会由智佳能总冠名，思客琦、海目星激光联合协办。 来自整车、材料、设备、回收等超500位企业锂电产业链高层将汇聚一堂，共同探讨碳中和目标下新能源产业新时代。 届时，宁德时代首席科学家研发副总裁吴凯将现场分享现有电池材料体系升级路径、宁德时代21世纪创新实验室常务副主任欧阳楚英将围绕下一代电池材料的开发与应用作主题演讲。 值得一提的是，宁德时代此前在其官网上也公开了其高比能、长寿命、超快充、真安全、自控温、智管理的前沿技术详解，具体来看： 高比能技术 目前，宁德时代电池系统能量密度可达到215wh/kg，主要采用了CTP技术、高镍技术、高电压技术、超薄基材等技术。 CTP技术：通过简化模组结构，使得电池包体积利用率提15%~20%，零部件数量减少40%，生产效率提升50%。 高镍技术：高镍811领先体系，配合业界首创的纳米铆钉技术，在电芯层面进行结构加固防护，大幅度提升能量密度，有效兼顾高标准安全可靠性。 高电压技术：精准的单晶颗粒设计，搭配耐氧化电解液，通过不断拓宽电压上限，脱出更多的活性锂，从而显著提升能量密度，实现最优性价比。 超薄基材技术：4.5微米超薄箔材，薄而不破，薄而不皱，在有限的壳体空间内，无限瘦身减重，单体电芯能量密度提升幅度高达5%~10%。 长寿命技术 宁德时代的电池产品寿命最高可达16年或200万公里，具体技术如下： 低锂耗技术：可以大幅减少电芯使用过程中的活性锂消耗，显著提升阳极材料表面和本体结构的稳定性，达成超长寿命的性能需求。 钝化阴极：通过阴极FIC涂层技术构造极片自休眠钝化膜，降低存储过程活性，使用时再重新激活，像动物冬眠一样，大大降低了损耗。 仿生自修复电解液：自动修复固体电解质（SEI）膜缺陷，确保其完整性和稳定性，展现出自适应的保护特性，提升电芯的循环和存储性能。 极片微结构设计：通过极片层级精细设计，构造“离子和电子高速通道”，减小锂离子扩散阻力，减缓容量衰减。 膨胀力自适应管理：引入柔性膨胀力管理技术，实现电芯膨胀力的自适应管理，使电芯膨胀力在使用过程中始终处于一个最佳的环境中，从而提升寿命。 寿命补偿：根据寿命需求在不同的阶段进行补血以及排毒，减缓容量衰减，延长电芯寿命，实现更高价值。 超快充技术 宁德时代电池能够实现15分钟充到80%SOC，具体采用技术如下： 超电子网：充分纳米化的材料表面，搭建了四通八达的电子网络，使得阴极材料对充电信号的响应速度，和锂离子脱出速率得到大幅度提升。 快离子环：修饰多孔包覆层的阳极材料表面，提供丰富的锂离子交换所需要的活性位点，极大地提高锂离子电荷交换速度和锂离子的嵌入速率。 各向同性石墨：导入各向同性技术，使得锂离子可以从360度嵌入石墨通道中，实现充电速度的显著提升。 超导电解液：通过引入拥有超强运输能力的超导电解液，大幅提升锂离子在液相和界面的传输速度，实现电池充电速度的快速提升。 高孔隙隔膜：创新性采用高孔隙率隔离膜，能够有效降低锂离子的平均传输距离，使锂离子在阴阳极之间来去自如，大幅降低锂离子传输阻力。 多梯度极片：通过调控极片多孔结构的梯度分布，实现上层高孔隙率结构，下层高压实密度结构，完美兼顾高能量密度和超级快充双核心。 多极耳：开发多维空间极耳技术，极大提升极片的电流承受能力，突破500A直充时电芯温升过高的技术瓶颈。 阳极电位监控：通过对阳极电位的监控，实时调整充电电流，确保电池在最大充电速度的过程中不会析锂，从而能做到极限的充电速度。 真安全技术 宁德时代电池安全达航天级别。具体采用了如下前沿技术： 耐温阴极：对“材料基因库”进行高通量筛选，锁定特有的金属元素，用于与“镍、钴”等变价元素进行掺杂，既保证能量密度，又加大氧气释放难度，大幅度提升三元材料的热稳定性。 安全涂层：独创的先进纳米涂层技术，在极片表面形成稳定致密的固态电解质界面膜，大大降低材料和电解液的反应活性，显著提高电芯的热力学稳定性。 高安全电解液：从锂离子电池四大主材之一的电解液入手，成功开发了多款功能添加剂，通过改良电解液基因，有效减少了固液界面间的反应产热，显著提高了电池耐热温度及电池的热安全性。 航天级热阻隔：超低导热系数的航空级热阻隔材料，独特的纳米孔结构可抑制空气对流传导和辐射导热，避免热量快速传递引发相邻电池温度骤升而发生热失控。 自冷却：基于大数据建立的参数故障及风险预警模型，确保极端情况下电池系统的及时响应，主动唤醒整车并启动冷却策略，快速“诊疗”，即刻见效，让电池重回冷静。 大数据预警：通过分析、挖掘，提取数据深度特征，归纳特征变量内在关系，结合信号检测与传输技术，打造故障实时检测系统，实现电池预警，让再微小的异常都无所遁形。 自控温技术 宁德时代电池能够在寒冷天气下，实现充电15min，温升 2℃/min，主要来自于其自控温技术，具体包括： 电芯弱短路：控制电机控制器让电池与电机发生弱短路，电池在高压回路形成的脉冲电流作用下迅速加热，比常规加热方式缩短三分之二时间。 电芯温控：自加热技术，可以使电芯最大限度均匀发热，克服常规加热膜加热方式造成的电芯受热不均衡，保青春，抗衰老。 平台化：借用整车现有高压架构及连接方式，不需要修改任何部件，仅需通过优化控制算法及策略就能实现自控温，相比传统方案零成本投入。 SOC快速修正：针对速热的使用场景，开发了一套快速修正算法，可在1分钟内精确预估电芯状态，确保电池荷电状态（SOC）误差率在±3%以内。 功率补偿：功率补偿技术，在低温、低SOC的极端状态下提供稳定的放电电压平台，通过提高功率，保障电池续航持久、动力强劲。 耐寒石墨：定制化阳极材料保证阳极界面锂离子的快速交换，自适应离子传输孔道缩短了锂离子在阳极中的传输路径，达成卓越的低温性能。 耐寒阴极：高活性的阴极材料，赋予了锂离子快速迁移的特性，并适应全天候的使用场景，即使天寒地冻，仍能从容应对。 耐寒电解液：低粘度电解液，提高锂离子传导速率，尤其是极端环境下也保持锂离子畅通无阻，即使滴水成冰，我亦进退自如。 智管理技术 参数实时优化：基于大数据优化建立高精度电池模型，结合每颗电芯实时状态和运行工况，准确预估电芯状态，防止功率和里程跳变。 单电芯能量管理：依托于高性能硬件平台，可对每一个电芯进行独立的状态计算，提高SOX精度，降低里程焦虑，提升整车性能。 无线BMS：通过电池包内无线化通信，简化采样线束，简化电池包装配，降低成本，提高可靠性，并且实现24小时监测。 残值评估：通过耦合电池模型和老化模型，在线估算电芯老化参数，获取材料老化程度信息，可精确评估老化状态并预测电芯剩余寿命。 云边协同：利用大数据云服务及车载高性能BMS边缘计算，车云协同，实现更全面的诊断及更人性化的电池管理。 V2X：让新能源车成为“分布式储能单元”，可参与电网的削峰填谷获得收益，也可让爱车成为家庭的备用能量来源和赚钱工具。 |
