《動(dòng)力澎湃》| 給電力加速度，讓未來現(xiàn)在來
在電力驅(qū)動(dòng)下
新的時(shí)代正加速到來
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?yán)m(xù)航里程的關(guān)鍵指標(biāo)
過去10年，他的團(tuán)隊(duì)通過升級(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?yán)m(xù)航里程從不到200公里
提升到超過700公里
在化學(xué)材料短期無法取得重大技術(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
將造成電池包無法組裝
這樣的結(jié)構(gòu)變化
對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)門技藝
它們在自動(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)汽車充電
對于王升威而言
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)汽車電池研制的他
希望把快速充電的便利帶給電動(dòng)汽車的用戶
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
取決于他們能否對材料結(jié)構(gòu)做出改良
王升威：“人造石墨是比較常見的，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。”
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試
測試開始！
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)為是絕無可能
創(chuàng)新是人類不斷前行的核心動(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)汽車出行
變得更加方便、快捷、高效