在電力驅(qū)動(dòng)下

新的時(shí)代正加速到來(lái)

如何駕馭電能成為文明躍遷的關(guān)鍵

央視大型工業(yè)紀(jì)錄片《動(dòng)力澎湃》

第三集《電驅(qū)加速度》

深度解密寧德時(shí)代工程師

如何借助科技創(chuàng)新

突破動(dòng)力電池能量密度與充電效率極限

讓我們跟隨鏡頭

聆聽(tīng)這顆動(dòng)力心臟的進(jìn)化故事

01 結(jié)構(gòu)重塑，掌握能量密度之鑰

王升威，寧德時(shí)代動(dòng)力電池工程師

他和團(tuán)隊(duì)始終在為一個(gè)目標(biāo)而努力

提升電池的能量密度

這是決定電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的關(guān)鍵指標(biāo)

過(guò)去10年，他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)升級(jí)化學(xué)材料

將電池包能量密度提升了兩倍

達(dá)到180Wh/kg

讓電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程從不到200公里

提升到超過(guò)700公里

在化學(xué)材料短期無(wú)法取得重大技術(shù)突破的情況下

這已經(jīng)接近電池能量密度的極限

然而，王升威團(tuán)隊(duì)的腳步并未停止

這一次，他們嘗試從結(jié)構(gòu)上取得突破

普通電池包是由模組組成

每個(gè)模組包含10個(gè)左右電芯

王升威的方案是取消模組結(jié)構(gòu)

直接把電芯集成到電池包

同樣的電池包空間可以放進(jìn)更多的電芯

能量密度就可以再提升百分之二十

然而，每個(gè)電芯內(nèi)部超過(guò)100層

如果每一層極片的厚度偏差1微米

電芯平均厚度偏差就會(huì)超過(guò)0.1毫米

一排電芯數(shù)量在20至30個(gè)之間

累計(jì)產(chǎn)生的2至3毫米偏差

將造成電池包無(wú)法組裝

這樣的結(jié)構(gòu)變化

對(duì)電芯的一致性提出了極高的要求

王升威：“因?yàn)榈搅慨a(chǎn)交付的時(shí)候，往往是成千上萬(wàn)顆電芯，這個(gè)時(shí)候把電池的尺寸、各項(xiàng)性能的一致性做得非常好，是相當(dāng)相當(dāng)困難的?！?/span>

控制電池一致性關(guān)鍵在于漿料

漿料是承載著電芯正負(fù)極材料的糊狀物

對(duì)漿料的要求是流動(dòng)性能好、粘度穩(wěn)定

不易發(fā)生固體沉降

為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)

王升威和團(tuán)隊(duì)利用一年的時(shí)間反復(fù)實(shí)驗(yàn)

才得到了理想的配方

石墨、粘合劑、導(dǎo)電劑和水的特定比例混合

這是團(tuán)隊(duì)秘不示人的獨(dú)門(mén)技藝

它們?cè)谧詣?dòng)負(fù)壓罐中充分?jǐn)嚢?/span>

混合均勻后，將被涂到銅箔上

嚴(yán)苛的生產(chǎn)工藝

將厚度達(dá)到60毫米的電芯

平均厚度偏差嚴(yán)格控制在0.1毫米以內(nèi)

最終實(shí)現(xiàn)了整體質(zhì)量極高的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

讓電芯直接集成到電池包的設(shè)想最終得以實(shí)現(xiàn)

電池包的能量密度提高到220Wh/kg以上

將電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程提升至1000公里以上

02 用加一箱油的時(shí)間完成電動(dòng)汽車(chē)充電

對(duì)于王升威而言

實(shí)現(xiàn)能量密度提升的目標(biāo)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠

15年前，他從事手機(jī)電池的研制

并創(chuàng)造了充電五分鐘通話兩小時(shí)的快充傳奇

五年后，轉(zhuǎn)行到電動(dòng)汽車(chē)電池研制的他

希望把快速充電的便利帶給電動(dòng)汽車(chē)的用戶

然而，動(dòng)力電池相比手機(jī)電池

容量大十倍，壽命長(zhǎng)三倍

電池包內(nèi)電芯數(shù)量多二十倍

技術(shù)挑戰(zhàn)更大

王升威：“從用戶的角度，是希望能用加一箱油的時(shí)間完成充電，這是比較理想的，而目前第一步，是要實(shí)現(xiàn)15分鐘快充?！?/span>

王升威率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)正在與時(shí)間賽跑

要想讓更多的鋰離子以最快的速度抵達(dá)目的地

實(shí)現(xiàn)快速充電的超級(jí)設(shè)想

取決于他們能否對(duì)材料結(jié)構(gòu)做出改良

王升威：“人造石墨是比較常見(jiàn)的，我們發(fā)現(xiàn)它有一個(gè)缺點(diǎn)，它的快充能力比較差，它的優(yōu)點(diǎn)是能量密度比較高。我們把天然石墨的表層特性移植到人造石墨上，這樣充電速度快，而且循環(huán)壽命也好?！?/span>

王升威的方案

是用超級(jí)的工藝在石墨表面形成快離子環(huán)

打造了一個(gè)微觀的工業(yè)世界

快離子環(huán)使電荷的轉(zhuǎn)移阻抗大大降低

提供了更多的傳輸路徑

實(shí)現(xiàn)在單位時(shí)間里鋰離子嵌入速度的大幅提升

用改進(jìn)后的人造石墨制作而成的電池

能否真正進(jìn)入批量生產(chǎn)

還必須經(jīng)歷一次25℃常溫條件下的充電測(cè)試

測(cè)試開(kāi)始！

新的方案究竟可以把充電的時(shí)間縮短到多少？

王升威：“溫升不能太高，同時(shí)充電速度要快，這兩個(gè)是快充的關(guān)鍵?！?/span>

不到12分鐘，電芯就已經(jīng)完成了80%的充電

王升威：“好，現(xiàn)在已經(jīng)升到100%，測(cè)試已經(jīng)成功完成。”

這意味著

由這種電芯構(gòu)成的電池包只需要充電15分鐘

就能為汽車(chē)提供400公里的續(xù)航

僅僅是一年前

這樣的充電速度還被認(rèn)為是絕無(wú)可能

創(chuàng)新是人類(lèi)不斷前行的核心動(dòng)力

寧德時(shí)代的青年工程師們用智慧和工匠精神

實(shí)現(xiàn)更高的能量密度，更快的充電速度

日趨先進(jìn)的動(dòng)力電池

將讓人們駕駛電動(dòng)汽車(chē)出行

變得更加方便、快捷、高效