宁德时代锂电池最新专利技术解读

作者: | 发布日期: 2021 年 03 月 31 日 9:36 | 分类: 产业资讯

在储能市场逐步启动的背景下,宁德时代持续加强研发,不断提升产品性能,完成了采用低锂耗技术、长电芯循环寿命的电芯单体和相应系统平台产品的开发。

此外,宁德时代正在筹建对标国际一流的21C创新实验室,将从金属锂电池、全固态电池等下一代储能材料化学体系,进一步延伸到更多未来新能源应用领域。

宁德时代对动力电池、储能以及未来能源领域的技术布局,从专利中也可窥一二。

3月26日,宁德时代公开了3项“二次电池”相关专利,涉及储能装置技术、储能材料技术、电池技术。

3大性能:高能量密度+长循环+高存储

宁德时代专利“二次电池及含有该二次电池的电池模块、电池包、装置”中,所述装置包括移动设备、电动车辆、电气列车、卫星、船舶或储能系统。

专利发明人通过大量研究发现,在选择特定种类的正负极活性材料时,同时控制电池的性能参数K在所给范围内(1.05≤K≤1.25),能使电池在较高能量密度的前提下,同时兼顾较长的循环寿命及较好的存储性能。

其中,正极活性材料包括锂镍钴锰氧化物和锂镍钴铝氧化物中的一种或几种;负极活性材料包括硅基材料和碳材料。

二次电池满足条件K≥1.05时,能使负极极片可脱出的锂离子数量比正极极片可嵌入锂离子的空位数量多。

由此,正极极片的可逆容量能够充分发挥,能使二次电池具有较高的能量密度。同时负极极片较多的锂离子可以作为存储和循环过程中所消耗的锂离子的有效补充,从而大幅度延长二次电池的循环寿命和存储寿命。

当K≤1.25时,在相同的正极极片设计下,负极极片的涂布重量适当,使负极极片具有较高的锂离子传导性能和电子传导性能,从而使二次电池具有较高的动力学性能,其具备较高的快速充电能力。

负极添加剂:电池首次库伦效率、循环性能大幅改善

宁德时代专利“一种负极添加剂、二次电池、电池模块、电池包及装置”中,所述装置包括移动设备、电动车辆、电气列车、卫星、船舶及储能系统。

该专利提供的负极添加剂包括:内核材料、包覆在所述内核材料外表面的复合保护层。该负极添加剂可以作为锂源加入二次电池的负极膜片中,用于补偿二次电池负极在首次充放电过程中出现的锂消耗。

实验中,电池在25℃下进行循环测试,以1C电流充电至4.2V后继续恒压充电至0.05C,后以1C电流放电至2.8V,如此充放电循环,直至最后一次放电容量衰减为第一次放电容量的80%。

从实施例1-16与对比例看出,当二次电池的负极使用该添加剂时,可以补充负极SEI成膜所消耗的锂离子,有效提高了二次电池的首次库伦效率,降低了不可逆容量损失,显著改善了循环寿命。

电池用添加剂:电池无冒烟、无起火、无爆炸

宁德时代专利“一种电池用添加剂、二次电池、电池模块、电池包及装置”中,所述装置包括纯电动车、混合动力电动车、插电式混合动力电动车、电动自行车、电动踏板车、电动高尔夫球车、电动卡车、电动船舶及储能系统。

该电池用添加剂包括核结构、包覆核结构的包覆层,所述包覆层的熔点在80-150℃范围内。

当电池在高温环境下使用时,添加剂表面的包覆层先发生熔融,然后将核结构释放到电解液中,使电池内部形成微短路;短时间能使电池的剩余电量(SOC)有效降低,从而保证电池在高温下不发生热失控,确保了电池的安全性能。

实验条件是,在25℃以1C电流恒流充至4.2V,4.2V恒压至电流为0.5C,使其处于4.2V满充状态,然后将电池置于高温箱中,以2℃/min升至120℃保持4h,同时测电池在高温箱中的电压变化以及电池表面温度,并观察测试后电池的状态。

通过该测试的标准为:电池无冒烟、无起火、无爆炸。最终从实施例1-16可知,使用该专利的具有包覆层的添加剂能有效改善电池的安全性能。

来源:高工锂电

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