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巨头将发布新技术!

8月16日下午,动力电池巨头宁德时代将召开新品发布会。发布会海报并未提及是什么产品,也没有更多细节。但该公众号短文的标题为”快”进新世界,突出的特点是“快”,或表明与动力电池的快充技术相关。快充技术是解决电车续航焦虑的重要路径之一,而提升充电速度需同时提升车端充电功率和电池充放电倍率,前者涉及车端的大三电与小三电相关的高压组件,后者主要是动力电池的快充性能,宁德时代作为动力电池厂商主要参与电池端快充的技术改进。目前主流电车的电池为1-2C,C倍率是电池充放电倍率,C指电池总容量,xC即一小时充电时间能够充满X倍电池总容量。电池充放电倍率主要跟电芯材料、内部结构、电池管理系统BMS等有关。宁德麒麟电池CTP3.0充放电倍率已提升至4C。目前比较多的提升电池充放电倍率的方法有导电添加剂、负极改性和新型锂盐。1)导电添加剂导电添加剂作用是在活性物质之间、活性物质与集流体之间收集微电流,以减小电极的接触电阻、加速电子的移动速度。目前碳系导电剂从类型上可以分为导电石墨、导电碳黑、短切碳纤维、碳纳米管和石墨烯五种,炭黑和碳纳米管复配的导电添加剂是最理想的使用形式。随着充电倍率的提升,需要采用更高导电率的导电炭黑材料。为满足快充性能,导电剂在正极、负极添加比例会进一步增加。4C情况下1GWh导电炭黑需求较2C下将提升约35%以上。集流体的涂炭也会增加导电炭黑的需求,预计2024年导电炭黑市场需求预计在6万吨左右,其中约40%为高性能导电炭黑。2)负极改性负极是快充的核心环节,石墨负极直接用于快充电池存在如扩散系数较低、析锂效应等问题,需对负极改性,改性方式包括二次造粒、碳包覆、掺硅,其中碳包覆的多孔通道可以为锂离子提供更多传输路径,从而提升电池倍率性,掺硅可以提升负极析锂电位,降低锂析出效应,提升安全性能。碳包覆材料成本占负极成本3%,占整个电池包成本小于0.3%。因此碳包覆材料特点是“低成本敏感+高性能相关”,即增加很低的成本就可以对性能提升很大。用量上,1C充电电池碳包覆比例约1%,1.5C~2C充电电池碳包覆需求达到5%,充电倍率每提升1C,碳包覆需求比例约提升4%,4C充电碳包覆需求可以>10%,相比目前1-2C电池,碳包覆用量提升一倍以上。3)电解液高倍率快充条件下,动力电池对电解液的离子电导率以及热稳定性要求更高,相较传统锂盐六氟磷酸锂,新型锂盐LiFSI(双氟磺酰亚胺锂)的氟离子具有强吸电子性,锂离子活性较强,并且拥有更高的分解温度(高于200度,而六氟约为150-200度),更强电导率,从而化学和热稳定性比传统锂盐更佳,更适配高倍率快充动力电池。


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