在近日召开的2019世界新能源汽车大会上， 宁德时代“高比能快充锂离子电池”技术获得全球新能源汽车创新技术奖。该技术突破了石墨体系不能快速充电的技术瓶颈，运用孔道优化和“快离子环”技术，在保持高能量密度、高安全性、长寿命等优点基础上，可在15分钟内完成100%充电，确保电动汽车300公里的续航里程，堪称另类的“充电五分钟，通话两小时”！

众所周知，对于纯电动汽车而言，电池系统的充放电性能是决定车辆实际使用效果的重要指标。高能量密度和快速充电能力不仅是各动力电池厂商不断努力开发的技术方向，更是新能源技术的核心领域。

宁德时代新能源科技股份有限公司(以下简称宁德时代)科研项目主管程晓燕表示，目前业界为了实现快速充电，普遍采用钛酸锂和无定形碳作为负极活性材料，但是钛酸锂和无定形碳在实际应用中均不可避免的存在能量密度严重不足、成本高的缺陷，常规增加导电材料用量的设计，也会影响电芯的能量密度。“近年来，部分厂商开始探索将石墨作为活性材料，但石墨在作为快充材料时面临的难题是，如何让锂电子快速从正极释放出来，再快速从负极进去。”

程晓燕解释说，石墨更像高速路，虽然能量密度更高，但锂电子只能顺序通过。也就是说，石墨并非天生适合于快充技术的材质。“但我们用技术突破了材质本身瓶颈，它的杀手锏就是‘快离子环’和‘超电子网’。”

宁德时代高比能快充锂离子电池技术将石墨负极材料用于快充电池，运用孔道优化和“快离子环”技术，在石墨表面打造一圈高速通道，大大提高锂离子在石墨负极的嵌入速度，可实现10~12min充电80%SOC，结合正负极极片的晶体取向和容量过量系数等参数调配，配套机械件、热管理和快充BMS设计，使化学体系和电池设计参数达到最优匹配，在实现快充的同时保持高能量和长寿命等特点。

此外，技术团队开发了“超电子网”技术修饰正极材料，结合正负极极片的晶体取向和容量过量系数等设计参数调配，优化电解液、正负极的动力学性能，使化学体系和电池设计参数达到最优匹配。

“通俗来讲，‘快离子环’和‘超电子网’分别作用于负极和正极，为大量锂离子同时涌入负极建立快速通道，提高锂离子扩散速率。”程晓燕说。

此外，在机械件设计方面，该团队创造性地对电池单体顶盖进行简化设计，将电极端子设置到顶盖板侧面并减小端子厚度，显著降低内阻，有效控制快充发热量，保证快充可靠性的同时提高5%以上能量密度。

“我们的快充技术具备4C—5C快充能力，实现10—15分钟快速充电，与钛酸锂负极的快充体系相比，具有明显的能量密度和成本优势，与行业内同样用石墨作负极的其他快充技术相比，保持同等电池能量密度条件下，能提高20%—30%充电速度，并具有更好的循环和耐候性能。”程晓燕说。

目前，宁德时代研发的以快充石墨为负极主材的超级铁锂快充电池，已经应用在超过5000台电动大巴上，大巴运行状态良好，得到整车企业和公交用户的好评，该电池也被交通部评为“新能源公交最佳口碑电池”。

来源：科技日报