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汽车新三包实施在即:动力电池需明确容量衰减限值
要害焦点手艺事关创新主动权、生长主动权，也事关国家经济平安、国防平安和其他平安。习近平总书记指出，要努力实现要害焦点手艺自主可控，把创新主动权、生长主动权牢牢掌握在自己手中。从今天开始，本报推出“把‘命门’掌握在自己手中”专栏，解读这些为相关学科、产业生长打开新局面的焦点手艺，为新中国建立70周年献礼。
电动汽车因存在续航里程短、成本高等问题，许多潜在消费者对其望而却步。
锂离子动力电池能量密度已成为其产业化瓶颈，为此美、日、韩等国都制订了相关产业政策，其目的均指向“2020年能量密度达300Wh/kg”。日前，在国家重点专项支持下,宁德时代新能源科技股份有限公司研发团队攻克高镍三元质料及硅碳负极质料等要害焦点手艺，率先开发出比能量（质量能量密度）达304Wh/kg的电池样品，在这一国际竞赛中折桂。
买通“任督二脉”，补齐正极质料短板
锂离子动力电池是现在应用最为普遍的新能源汽车动力电池，是新能源汽车的焦点部门。其优势在于能量密度高、循环寿命长，其手艺难点在于稳固性和平安性要求高、制备历程庞大，该焦点生产手艺一直掌握在天下少数几个国家手中。
电池的能量密度，是指电池平均单元体积或质量所释放出的电能。“现在能量密度的提升，成为制约锂离子电池生长的最大瓶颈，面临着诸多天下级难题。”宁德时代首席科学家吴凯说，电池厂家可通过增大电池尺寸来到达电量扩容的效果，但电芯“变胖”或者“长个儿”只治标，并不治本。
事实是什么限制了锂电池的能量密度？
吴凯先容，电池背后的化学系统是主要原因。一样平常而言，锂电池的四个部门异常要害：正极、负极、电解质、膈膜。其中正负极是发生化学反应的地方，相当于人体“任督二脉”。
由于现在负极质料的能量密度远大于正极，正极质料就成为了“木桶的短板”??锂离子电池的能量密度下限取决于正极质料，以是提高能量密度就要不停升级正极质料。然则，我国高镍质料开发起步晚，手艺积累较为微弱，制备工艺及装备条件较为落伍。
“批量稳固供应高性能的高镍正极质料，是高比能量动力电池开发的要害手艺难点之一。”吴凯说，为此，宁德时代依托国家工程研究中心、福建省重点实验室等重大科研平台，通过与产业链上下游合作单元的协同开发，优化原质料合成工艺条件，提高结构稳固性，调整微观结构、控制质料形貌和尺寸漫衍，逐步实现了国产高镍质料的规模化生产及应用。
与日韩竞争对手的同类质料相比，现在国产高镍质料具备可逆容量高、压实密度高、外面及体相结构相对稳固的特点，将打破日韩手艺垄断，提升海内产业链手艺水平及国产动力电池焦点竞争力，打掉创新路上的“第一只拦路虎”。
推翻传统，解决负极质料的硬伤
负极质料也是锂离子电池的焦点质料之一，现在大多接纳石墨作为负极质料。随着对续航里程需求的连续升级，传统石墨负极已不能知足市场对电池能量密度的期望。
据测算，硅基负极质料的比容量可达石墨负极的10倍，被看作是后者的“替代者”。传统硅基质料的应用，主要接纳碳包覆手艺，即在硅质料外面复合一层碳质料。吴凯先容，但由于硅质料充放电历程中体积转变高达300％，多次循环后外面包覆的碳质料会破碎、脱落，对硅质料的珍爱作用大幅削弱，从而导致电池循环性能不佳。
这一天下级难题如“幽灵”一样平常困扰产业界10来年之久。
宁德时代摒弃了传统碳包覆手艺，转向研究人造电解质界面膜包覆手艺。历时2年多，将这一手艺应用到硅质料制备，开发出具有自主知识产权的新型人造电解质界面膜包覆的硅碳复合负极质料，其循环性能显示显著优于外洋产物，打掉创新路上的“第二只拦路虎”。
“与碳质料相比，人造电解质界面膜与硅质料的连系作用力更强、弹性更好、不易破碎或粉化，对硅质料起到很好的珍爱作用，因此能够在循环中大幅提高硅质料的界面稳固性，从而提升电池的循环寿命。”吴凯说，此举将促进我国充实掌握质料改性、前驱体合成等多方面的焦点手艺，实现要害质料手艺的国产化，为硅碳复合负极的逐步商业化推广应用提供了重要保障。
完善“瘦身”，率先使用航空级别的“7系铝”
在能耗稳定，体积和重量都受限的情况下，新能源汽车续航里程，主要取决于电池包的能量密度。
“这就磨练研究人员为电池包‘瘦身’的能力。”吴凯说，宁德时代首次将航空级别的“7系铝”运用至电池包下箱体。“7系铝”，铝中的“战斗铝”，常被用于制造飞机起落架，具备轻盈、坚硬、平安等特征。
吴凯告诉记者，“7系铝”应用也具有许多风险，特别是应力侵蚀征象（金属质料在某些特定的介质中，由于侵蚀介质和应力的配合作用而发生断裂）。
“业内普遍认为这是‘7系铝’的手艺难点，甚至是手艺禁区。”吴凯说，为此，他们通过上百项的实验及相关工艺改善，使得应力侵蚀指数控制在行业内最高水平。现在，宁德时代已乐成开发出“7系铝”下箱体，并已量产。
至此，该企业电池包下箱体轻量化设计已处于天下领先水平。这一全新能量密度的动力电池，能使B级纯电动轿车电池仓在现有基础上，不分外增添空间，载能量（装载电池的总电量）即可提升约50％；车载动力电池系统能量提高50％；整车重量可在现有基础上减重250公斤，使该车型尺度工况续驶里程提高到600公里以上……
供应商跳票 整车厂不满 电动化来袭,电池产能承受不来
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