【专利解密】宁德时代新技术提高锂离子电池适应性

【嘉德点评】宁德时代的该项专利技术可以有效地解决锂离子电池在极端条件下的应用问题，提高电动汽车在极端环境下的电池效率。

集微网消息，近日，全球电动汽车行业的“领头羊”的特斯拉宣布与宁德时代展开一系列合作。宁德时代在2019年的电池出货量，占据了国内市场的半壁江山。同时，从2017年起，宁德时代连续三年在全球市场上独占鳌头。这两个公司的合作建立，无疑是强强联合，前景可观！

随着消费类电子产品和可充电电池做为动力系统的新能源汽车飞速发展，人们对电池的要求也越来越高。锂电池相比铅酸电池、镍氢电池、镍镉电池具有高比能量密度、宽工作温度范围以及长循环寿命的优点，使其在市场上长期占据着主流地位。

电解液作为锂离子电池的重要组成部分，对锂离子电池的高、低温性能有着重大的影响，然而电解液同时改善锂离子电池的高温性能和低温性能是很难的。一方面，通过引入成膜添加剂来钝化正极虽然可以改善锂离子电池的高温性能，但常规的添加剂会恶化正极的阻抗，使得锂离子电池在低温下的功率性能较差；另一方面，优化电解液溶剂组成配比，使得电解液在低温下的粘度降低来改善低温性能，但这种方法会恶化锂离子电池的高温产气，不能有效地解决锂离子电池在极端条件下的应用问题。

为了解决以上问题，宁德时代在2019年就申请了一项名为“电解液及包含该电解液的锂离子电池”（申请号 201910854407 .3）的发明专利，申请人为宁德时代新能源科技股份有限公司。

图1

图1是本发明提出的电解液的锂离子电池制备流程图，它主要包括以下三个步骤：正极极片和负极极片的制备、电解液的制备以及锂离子电池的制备。

(1) 正极极片和负极极片的制备

将正极活性物质LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2、导电剂乙炔黑、粘结剂聚偏二氟乙烯(PVDF)按重量比94:3:3在N-甲基吡咯烷酮溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Al箔上烘干、冷压，就可以得到正极极片。

同样，我们把负极活性物质人造石墨、导电剂乙炔黑、粘结剂丁苯橡胶(SBR)、增稠剂碳甲基纤维素钠(CMC)按照重量比95:2:2:1，在去离子水溶剂体系中充分搅拌混合均匀后，涂覆于Cu箔上烘干、冷压，这样就会生成负极极片。

(2)电解液的制备

在充满氩气的手套箱中，将碳酸乙烯酯(EC)和碳酸二乙酯(DEC)以质量比EC:DEC＝20:80混合，作为有机溶剂。向该有机溶剂中加入六氟磷酸锂，得到浓度为1.0mol/L的锂盐，然后向其中分别加入如图2所示的第一添加剂和图3所示的第二添加剂，各自混合均匀后，就得到电解液A和电解液B。

   图2

图3

(3)锂离子电池的制备

以12μm的聚乙烯薄膜(PE)作为隔离膜。将制得的正极极片、隔离膜、负极极片按顺序叠好，使隔离膜处于正负极片中间，卷绕得到裸电芯，并焊接极耳，然后将裸电芯置于外包装中。

接着我们把前面步骤制备的电解液B注入到干燥后的裸电芯中，封装、静置，然后经过充电、整形，再向整形完后的电芯中注入电解液A，再经过充放电操作以及容量测试，即可完成锂离子电池的制备。

在经过锂离子电池性能测试之后，我们发现在电解液中，当第一添加剂与第二添加剂联用时，既可以发挥第一添加剂化合物对锂离子电池高温性能的改善，同时可以避免第二添加剂化合物对低温直流阻抗的恶化。

特斯拉选择和宁德时代合作，不仅意味着特斯拉公司的相关电池供应瓶颈会被打破。同时，换个角度来想，这次宁德时代成功与特斯拉签手，除了可以获得全球电动汽车产业的顶级客户之外，更是证明了我国电池产品的技术和质量都已得到了相关行业内领先企业的认可。

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（校对/holl