精彩回顾|宁德时代首席科学家吴凯：新材料、新结构协同创新阶段性进展

7月22日，宁德时代新能源科技股份有限公司首席科学家吴凯，出席2022世界动力电池大会“全球先进动力电池前瞻技术突破”专题论坛，并作题为《新材料、新结构协同创新阶段性进展》的主题演讲。

宁德时代新能源科技股份有限公司 首席科学家 吴凯

演讲中，吴凯博士分享了宁德时代在新材料、新结构方面做的阶段性应用成果。吴凯表示，虽然当前汽车电动化率持续提升，但是电动汽车及动力电池还并不完美，终端用户还有很多痛点——比较典型的是续航里程的焦虑，该问题从始至终存在。还有（电动汽车）充电时间长、成本高、冬天掉电速度快、二手车保值率低等问题也始终困扰着消费者。保值率低很大一部分是电池的原因，还有一个核心点是安全性，大家对此也很焦虑。

在研发层面，宁德时代从原材料开始，一直到设备、工艺、电芯制成、模组集成系统，再到使用、回收拆解，整个闭环都做了研发布局。2021年宁德时代在研发上投入70多亿，截至年底，拥有逾万名研发人员和逾万件专利（含在申请）。动力电池的核心是电化学材料，宁德时代做了闭环的数字化研发平台，在钠离子电池、M3P电池、无钴电池等都做了布局。

除了电化学材料，技术上还有一块重要核心是新结构的应用。同样的电芯，不同的电池包设计也可以达到不同的效果。宁德时代于2022年发布了一款新的结构设计叫“麒麟电池”，这就是在同样的电芯、化学体系下，通过电池包设计解决低温性能、续航里程、安全性等痛点。

吴凯博士称，宁德时代的终端客户对续航里程有多种需求，面对这些需求，宁德时代目前电芯的解决方案主要是中镍或高镍三元电池和磷酸铁锂电池。

针对续航1000km以上的车型，采用高镍三元正极材料，配合中硅或低硅负极材料。由于高硅负极材料的成本更高，原本高镍三元正极材料加上高硅负极材料的动力电池才能实现的1000km续航，而采用“麒麟电池”的结构后，只需要高镍三元正极材料加上低硅负极材料就可以实现，并且可以同时满足低温性能和高性能。

针对续航700km左右的车型，宁德时代之前采用的是中镍、低镍三元正极材料方案，相对来说成本更高。但随着今年锂、镍、钴等各种原材料的涨价，宁德时代开发了叫做M3P的新材料，结合“麒麟电池”结构，也可以满足此类车型的需求。

针对低续航里程的经济型车，宁德时代推出了“麒麟电池”结构结合钠离子材料体系的方案。钠离子电池在电动汽车上一直没有得到很好的应用，一方面是能量密度低，另一方面是寿命等问题没有得到很好的解决。而宁德时代采用“麒麟电池”结构的钠离子电池可以满足电动汽车300-500km的续航里程需求。

总之，针对不同的续航要求，宁德时代提供了不同的解决方案：续航1000km以上的车型，采用“麒麟电池”结构+高镍三元正极和低硅负极的方案；续航700km左右的实用型车型，采用M3P新型材料替代三元材料；对里程需求低的经济型车型，除了磷酸铁锂以外，宁德时代还提供更经济型的钠离子电池解决方案。

针对上述方案，吴凯博士详细解读了宁德时代几个重点研发方向。

首先是M3P材料，行业虽然有多年的研究，但该类材料仍有一些固有问题解决不了，最典型的是电导率不够，导致其在电动汽车领域应用难度很大。宁德时代研发团队通过长期攻关和大量计算，利用添加不同元素给材料改性的办法，解决了电导率不够的问题。

其次是钠离子电池，钠离子电池很早就出现了,但是一直有几个问题：一是能量密度过低，虽然已经达到110Wh/kg的水平，但在车端能量密度没有达到140Wh/kg、150Wh/kg的话，很难得到推广；二是正极材料，钠离子电池的正极材料特别怕水，因为它非常容易吸水，需要解决吸水问题，宁德时代经过多年的研发，这个问题得到了很好的解决；三是负极材料，钠离子电池负极材料大多数用的是硬碳，硬碳负极一致性较差，宁德时代在这方面也取得了不错成果。综上，吴凯博士表示，宁德时代正在努力克服钠离子电池应用过程中面临的问题，未来很快会把钠离子电池应用到车端。

最后是结构创新，宁德时代发布的第三代CTP（CTP3.0）——“麒麟电池”，相比目前市场上的CTP2.0有不错的提升，“麒麟电池”对比4680的圆柱结构体系，在体积利用率上大概有百分之十几的优势。在“麒麟电池”之后，宁德时代还在做进一步创新，因为“麒麟电池”依然是独立电池包与整车底盘分开，有很多浪费的地方。在设计电动汽车底盘时，如何将电池包在一起设计，实现一体化智能EV底盘，这也是宁德时代重点研发的方向之一。

“电动化进入到了一个新阶段，但它还面临很多痛点需要去解决，这就需要大家用新技术、新突破、新标准，持续提升客户体验，希望大家一起努力推动电动化。”吴凯博士总结道。