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宁德时代自生成负极技术解析
发布时间: 2025-06-18 预览次数:

2025年4月21日,宁德时代在超级科技日上发布了自生成负极技术,可以将电池的体积能量密度提升60%以上,重量能量密度提升50%以上。也正是借助这一高比能电池技术作为增程能量区,发布会上顺势发布了骁遥双核电池。

那么,自生成负极技术核心到底是什么?商业化落地的前景如何,本文带您分析。

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一、自生成负极技术分析

从发布会上公布的内容来看,自生成负极电池在组装完成时是没有负极活性材料层的,对锂电池而言,就直接采用铜箔作为负极。

在首次充电过程中,正极材料中的锂原子会沉积到负极的铜箔上,在下一次放电时就能作为正常的负极活性材料。

可见这类电池相较于现有电池,在结构上是简化了的,本质上跟2024年11月太蓝新能源发布的无负极电池是类似的,只不过太蓝特意强调了固态电池的理念,弱化了电解液的作用。

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而宁德时代的自生成负极,则着重强调了电解液的贡献,无论是纳米级界面层的组分与结构,还是界面保护层的优化,以及电芯热稳定性的提升,都离不开整个电解液体系的优化(包括锂盐的溶剂)。

只是发布会上并没有提及锂盐和溶剂是怎样优化的,优化后电池的循环寿命能达到多少。

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直到528日,宁德时代科研团队在国际顶级期刊《Nature Nanotechnology》发表了题为《Application-driven design of non-aqueous electrolyte solutions through quantification of interfacial reactions in lithium metal batteries》的最新研究成果。

里面详细阐述了电解液体系的优化,而且虽然题目中没有提及任何自生成负极的字样(英文是Anode-free),文章内容中却展示了无负极电池的循环情况。

根据这篇文章的研究,无论是锂金属负极还是自生成负极,电解液改为了LiFSI-1.2DME-3TTE的体系,跟目前主流的LiPF6-EC/EMC的体系大相径庭。

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其中DME全称是乙二醇二甲醚,是常见的醚类溶剂,可以大幅度降低电解液的粘度,提高其流动性。而TTE也是一种氟化醚溶剂,可以抑制正极集流体铝箔的腐蚀问题(主要是LiFSI这种锂盐造成的)。

优化的核心是通过锂盐的溶剂体系的选择,使其更耐还原;同时让锂金属表面生成的SEI层更加稳定,强度和柔韧性方面能够适应充放电过程中的体积变化,来提高电池的循环寿命。

不过即便如此,采用0μm锂金属(也就是自生成负极)的电池,循环寿命仅120圈,显著低于正常20μm锂金属电池500圈以上的循环寿命。

而且充电的倍率仅为0.2C, 显著低于正常锂离子电池1C以上的充电倍率。

虽然如此,就如发布会上所介绍的,自生成负极技能够显著提高电池的能量密度,而且对于制造而言简化了负极的匀浆涂布,也能降低成本。

基于上文中的材料体系,如果换算到50Ah的软包电池,其能量密度达到了400Wh/kg, 是目前磷酸铁锂电池的两倍以上,三元电池的1.5倍以上,在提高电池续航里程方面优势明显。

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当然了,120圈的循环寿命还是太短了。一方面需要继续提升;另一方面跟常规的锂离子电池体系复合使用,采用电电增程的思路,大部分时间都只用主能量区,减少自生成负极电池的循环次数,也是现阶段无奈的折中方案(参考从双核系统看增混车型的未来)。

      小结:宁德时代的自生成负极技术,核心是电解液锂盐和溶剂体系的优化,目前虽然能量密度高,但是快充能力很差(受限于锂金属沉积速率低),而且循环寿命也比较低,只有120圈左右,离商业化还有一定距离。

不过随着AI能力的增强,SES已经推出了分子宇宙大模型,对新型电解液的探索进程大大加速。未来或许能实现质的突破,让我们拭目以待。


文章来源:言之成锂

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