宁德时代：多功能复合集流体技术

一、技术概述：

多功能复合集流体技术，是全球首创的具有“高安全、高比能、长寿命、强兼容”四维优势动力电池革新技术。

• 创新性

1. 集流体革命性高安全技术：率先实现考虑铝箔通过热-机械载荷断路的电池内短路模拟仿真，引入真空气相沉积技术，在材料和结构上彻底颠覆了传统集流体，全新构建了“金属导电层-高分子支撑层-金属导电层”三明治结构复合集流体。通过金属层与高分子层机械-电-热性能的多重耦合关系，突破了传统集流体功能局限，在“点接触”内短路时，导电层在短路点受力开裂剥离或在短路大电流瞬间熔断，毫秒内切断短路电流回路；在“面接触”内短路时，支撑层在短路面受热熔融收缩形成集流体结构局部坍塌，在热失控前切断短路电流回路。在业内率先解决了高镍电池内短路难题，并通过莱茵TÜV认证。

2. 复合集流体高可靠性集成技术：集成纳米铆接和三维导电修复技术，将金属层与高分子层间结合力提升1个数量级，同时修复金属层表面因微裂纹诱发的导电衰减，解决复杂工况下层间剥离、导电衰减等导致的可靠性难题，可实现15年使用寿命。

3. 复合集流体高效精密制造技术：研制了原位钝化和连续辊焊工艺和装备，攻克了集流体因材料和结构颠覆难以规模化量产的短板，生产节拍达到20ppm，业界领先。

在复合集流体技术领域，共申请专利285件，其中核心专利84件，集中在电池材料52件、结构20件、装备12件。所有申请专利中，发明专利233件，发明比例82%。在技术开发过程中，形成了完整的自主知识产权体系，授权发明专利10项，实用新型专利10项。作为主要起草人，参与起草行业团体标准1项，建立企业标准4项，发表相关科技论文3篇，著作1篇。

• 先进性

1. 高安全：突破了传统内短路防护技术仅能延缓内短路引发热失控，并降低甚至极大牺牲电池比能、寿命及增加成本等为代价的技术瓶颈，彻底解决了电池因内短路易引发热失控的行业难题。
2. 高比能：复合集流体中间层采用轻量化高分子材料，重量比纯金属集流体降低50%-80%。同时复合集流体厚度相比业内同行纯金属集流体减少25%-40%，从而将电池内更多空间让渡给活性物质。传统纯金属集流体占电池比重达15%甚至更高，随着复合集流体重量占比降低和电池内活性物质占比增加，电池能量密度实现提升5%-10%。
3. 长寿命：高分子材料相比金属具有低弹性模量，围绕电池内活性物质层形成层状环形海绵结构，在电池充放电过程中，吸收极片活性物质层锂离子嵌入脱出产生的膨胀-收缩应力，保持极片界面长期完整性，电池的循环寿命实现提升5%。
4. 强兼容：集流体不是电池内部锂离子传输的组成部分，将传统集流体直接升级为复合集流体不影响电池内部电化学反应，因此复合集流体能够直接运用于各种规格、不同体系的动力电池，全新独创了一种满足平台化应用需求的技术。

• 重要度

• 应用前景