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CATL的动力锂离子电池是如何炼成的?

2021-03-08 ryder

宁德时代新能源科技控股有限公司(简称:CATL),国内唯一一家为国际品牌乘用车供应动力锂离子电池的公司,也是日韩电池公司对标研究的国内唯一一家竞争对手。在美誉背后,到底蕴藏着什么极致科技?


安全理念贯彻始终


CATL作为全球出货量第三的车用锂电池供应商,一直致力于打造世界第一安全动力锂离子电池的CATL,从成立至今,保持零事故安全记录。


CATL的安全理念是电池全生命周期安全。一是全过程,从电池的量子动力学仿真分解出发,从机理分解、电池材料选择和设计、电芯设计、电池系统设计到制造全过程都非得进行安全管控;二是全方位,电池系统安全包括电气安全、功能安全、机械安全和化学安全。


做出好的电池系统产品,CATL紧要依靠三大关键技术:电芯技术、成组技术和BMS技术。在这三大技术构成的铁三角中,电芯决定是不是安全的基因,成组技术供应电池系统强壮的身体,BMS管理技术供应电池系统智慧的大脑。经过多年坚持不懈的努力,CATL严格把控电池设计、验证和加工的每个流程,努力把电池系统安全做到最好。


设计验证防患未然


在电池系统的设计上,CATL会先做模拟仿真,后做探测评估。仿真倾覆微观到宏观,内容包括量子动力学、机械结构拓扑优化、形貌优化、尺寸优化、产热分解、防热失控、热场分布、模态、振动疲劳、冲击、石击等。


电芯结构仿真,模拟电芯受力反应


通过电化学仿真、热和流体仿真、结构仿真来识别设计关键参数,CATL不断优化设计办法、评估性能和可靠性指标。这些办法对保障产品开发质量、缩短开发周期,以及满足客户技术需求都起到了非常紧要的支持用途。


在保障电池可靠性方面,CATL从系统层层分析,从最小零部件,逐层去分解失效模式和失效率。依据失效率的浴盆曲线模型,所有的产品在早期失效率会比较高,使用中期失效率会下降,到晚期老化时又会升高。CATL作为电池厂家,尽力把产品的早期失效控制在出厂前,使用户在使用期间的失效率降到最低,在老化衰老期失效率新增时,电池系统依赖诊断、预测,指挥维护使用,最终使动力锂离子电池寿命达到最高。


寿命预测曲线图


为了科学有效评估电池的使用寿命(耐用),CATL还建立了一套成熟的寿命预测模型。通过3个月的探测数据,可预测电池组系统十年甚至更长的使用寿命。宁德时代2011年投入使用的纯电动大巴,累计行驶18万公里,实际能量寿命衰减落在95%的置信区间。

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