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【原创】解析宁德时代四大动力电池核心技术
欧洲市场| 宁德时代| CTP 文章来源自:高工锂电网
2019-10-09 14:31:50 阅读:8656
摘要CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,电池包能量密度提升了10%-15%,将大幅降低动力电池的制造成本。

拿下中国最大的动力电池市场份额之后,宁德时代开始将目光转向了广阔的欧洲市场。

在正在举办的法兰克福车展上,宁德时代展示了包括低成本CTP高集成动力电池开发平台、超级快充技术、超长寿命电池和电池自加热&BMS技术等多项核心技术,代表了中国电池企业在动力电池技术领域的技术水平。

下面就来具体看看宁德时代在动力电池领域都有哪些“黑科技”吧。

1、CTP高集成动力电池开发平台(Cell To Pack)

当前,国内外电池企业和车企的电池包基本上都采用从单体——模组——电池包的成组方式,通过多层级的成组方式保障电池安全,但会牺牲电池包的空间利率和能量密度。

对此,宁德时代在展会上推出了全新的CTP高集成动力电池开发平台(Cell To Pack),即电芯直接集成到电池包。

宁德时代称,由于省去了电池模组组装环节,较传统电池包,CTP电池包体积利用率提高了15%-20%,电池包零部件数量减少40%,生产效率提升了50%,将大幅降低动力电池的制造成本。

同时,得益于内部结构的化繁为简,CTP电池包能量密度较传统电池包将提升了10%-15%。传统的电池包能量密度平均为180Wh/kg,而CTP电池包能量密度可达到200Wh/kg以上。

目前,宁德时代已经取得超70项CTP核心专利,预计后期还将有更多的新技术应用在CTP电池包以保障产品安全。

业内人士指出,动力电池去模组对优化电池包利用空间和提升能量密度以及降成本有积极作用,比较适用于标准电池箱,有助于车企和电池企业降低制造成本,有望成为未来动力电池技术主流之一。

当前,除了宁德时代之外,包括蜂巢能源、比亚迪等电池企业也在研发CTP技术,预计后期或将有更多电池企业推出CTP电池。

2、超级快充技术

尽管近年来动力电池能量密度不断提升,但依然没有解决电动汽车续航里程短、充电时间长等问题,而快充技术就成为了解决续航里程焦虑问题的可行路径。

对此,宁德时代针对市场需求量身定制了超级快充产品。宁德时代展示的超级快充电池只需要15分钟即可将电池荷电状态(SOC)从8%增加到80%。针对一些定制化需求,宁德时代还研制了9分钟内充满80%的涡轮充电解决方案。

据了解,宁德时代电池的快充技术采用了恒电位闭环控制算法。该算法的核心是基于电池内部极化状态的开发。原理是基于电化学模型,通过控制阳极电位恒高于析锂电位阈值,最大化输入充电电流,而电流的输入会影响阳极电位,从而形成一个闭环控制,使电池充电时间达到最小化。

值得注意的是,在2018年宁德电动汽车大功率充电试点专题研讨会,宁德时代就展示了采用“超级铁锂+高能量密度快充石墨”体系的EnerSpeedy超级铁锂电池的充电过程。该产品是60Ah的超级铁锂电池,可进行5C充电,演示过程用时7分12秒,就完成了20%至80%的充电,而20%到100%充电,仅耗时13分8秒。

3、超长寿命电池

除了能量密度低和充电时间长之外,动力电池容量衰退过快也成为了阻碍电动汽车市场进一步增长的重要原因,同时增加了消费者的使用成本。

对此,为避免更换电池带来的成本增加及使用不便,宁德时代根据用户的不同使用场景,研发了匹配整车使用寿命的电池产品。

针对日常使用的私家车,宁德时代研发的超长寿命 电池可满足8年以上行驶需求;针对运营车辆,则提供可运营6年60万公里的长寿命电池产品,真正达到产品全生命周期无忧。长寿命的电池产品还可满足V2G,梯次利用等多元应用场景,从而提高电动汽车的经济性。

4、电池自加热 & BMS技术

动力电池对于气温环境的要求非常高,冬天气温过低会影响电池的续航能力。随着电池技术的不断提升,其保持最佳工作状态的温度区间也越来越宽泛。

宁德时代展示的自加热技术通过BMS电池管理系统识别电池状态,拟定速热控制策略,能够使电池温度在15分钟内从-20℃提升到10℃,充电能力提高5倍,放电能力提高7倍,从而延长电池寿命。

与此同时,宁德时代将建立了从产品设计、电芯制造、系统集成、BMS管理、售后服务、报废回收等完整的安全保障体系,全方位保障动力电池安全。

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