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大家好，我是宁德时代的李星，非常荣幸能在宁德时代储能587技术日与大家见面，刚才标哥已经向各位介绍了宁德时代选择 587 电芯背后的战略考量与深远意义。接下来，作为一个有十几年电化学和电芯设计从业经验的工程师，我将从技术实践的角度与大家聊一聊宁德时代是如何实现587的。
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大电芯的关键挑战是如何满足既要又要还要，既要兼顾能量密度和寿命，又要满足高可靠性和安全，最重要的是，从电化学和工程化的角度打造一款无短板的电芯，而不是盲目地追求个别参数，实现所谓地领先，埋下因设计缺陷导致的隐患。
P3 真性能-能量密度
首先是如何实现高能量密度
传统解决方案通过简单放大电芯尺寸或将空间塞的更满达到更高的能量密度，也就是卷尺寸、卷空间，但极限压缩电芯内部空间，会引发可靠性和寿命问题，比如防爆阀提前破裂，壳体开裂、应力集中等问题。
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但为了不牺牲可靠性和寿命，宁德时代选择了攻坚克难，聚焦化学体系创新，在正极材料方面通过密堆积设计，高致密包覆，快离子通道构筑，助力高能量密度达成。用领先一代的化学体系，结合大电芯实现434Wh/L，较上一代产品能量密度提升10%。
P5 真性能-RTE
能量密度的突破只是一个起点，为了让每一份真实的能量都能被高效利用。另一个关键指标是能量转换效率，简称 RTE。RTE下降的核心是：能量以热量的形式损失，根据焦耳定律，热量跟电流和电阻相关，大电芯意味着大容量，大电流，另一方面，充放电过程中的极化效应——欧姆极化、反应极化、浓差极化如同三道天堑影响RTE的大小。
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如果尺寸设计不合理，例如过高或者过宽的设计，会导致电子的迁移路径变长，机械内阻变大，形成天然短板，进一步降低RTE。我们通过仿真计算，发现了一个关键规律：JR内阻会随电芯宽度变化规律，呈现出典型的浴盆曲线特性，电芯过宽或过窄都会恶化性能，而200～300mm的JR内阻数值才是电芯宽度的黄金区间。
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为了解决RTE的问题，我们的技术突破路径非常明确：
在机械结构方面，设计极简过流路径、匹配最短电子迁移路径，将机械内阻降低30%，直击欧姆极化要害；
在化学体系方面，我们通过优化电解液、石墨以及两相界面的稳定性，降低反应阻抗的同时，结合离子掺杂技术，大幅降低磷酸铁锂的本征相变极化，从而大幅减少反应极化；
在极片设计方面，我们基于Fick扩散定律，开发梯度孔隙结构，实现锂离子高效输运，显著降低浓差极化。
综合以上三个方面的突破，我们将587Ah电芯的初始RTE做到了96.5%
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除了初始RTE，我们还关注到实际应用场景下的RTE衰减现象，针对此现象，通过对阳极副反应机制的深入探究，创新性的开发了阻抗增长抑制技术，通过对生命周期内SEI组分调控，延缓了SEI增厚、抑制了高阻抗产物生成，从而实现RTE缓衰减。
储能的本质是电量的存储，电芯寿命决定了储能全生命周期的收益。在跟客户的交流过程中，我们收到一些问题反馈，为什么市面上有一些电芯产品寿命两年就快速衰减，看了左边这个图相信大家就理解了。电芯寿命存在一个很大的扫把型分布，这是因为电芯寿命是复杂因素耦合时间的综合结果。
而大电芯的寿命的离散程度更大，这是因为电芯增大后，尺寸的不合理设计，过高或者过宽更容易出现应力集中，电解液、产气分布不均等问题，这些不一致性会导致电流密度分布不均匀。根据电化学原理，电压差和浓度差是驱动锂离子迁移的动力，这些不一致性会引起锂离子的非正常分布，引发寿命风险以及析锂导致的安全隐患。
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宁德时代综合考虑以上因素，从确信可靠性工程学角度和电化学理论基础来践行对产品寿命的承诺。
首先，电芯寿命可靠性的本质是确定性规律与不确定性因素的综合体现。
一方面，寿命可靠性具有确定性特征，主要由性能随时间的退化行为，即性能函数，和产品设计裕量，也就是表示性能与失效阈值之间的距离的裕度函数共同决定。这些因素可以通过物理建模和工程分析的手段进行预测与控制。
另一方面，寿命可靠性也受到多种不确定性因素的影响，如制造波动、材料离散性、使用条件变化以及环境扰动等，这些因素会影响性能退化的速率和裕量的实际分布，进而对寿命结果产生显著波动。
因此，面对电芯系统影响因素的复杂性，我们不仅要深入退化机制与设计裕度的确定性规律，还需量化并评估各类不确定性对可靠性结果的综合影响，构建多维度、可信赖的寿命可靠性保障体系。
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同时从电化学基础的角度，我们通过计算得到电芯特征高度的范围，再通过仿真分析极片上电流密度分布的均匀程度，得出电芯的最优尺寸范围，从而从尺寸基因上规避不一致性导致的局部压差及所引发的寿命风险和安全隐患。
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选定好电芯尺寸后，如何进一步提升寿命呢？我们抓住电解液和负极的反应界面作为切入点，聚焦本征锂耗改善，一方面，使用我们发明的自修复阴离子电解液技术，建立了可抑制放电过程SEI分解和充电过程SEI应力破损的高韧性界面，另一方面，开发了多功能基团复配缓衰减成膜剂，在负极颗粒表面原位构建快离子通道钝化层，改变结构的同时降低了石墨表面缺陷，以此实现了寿命的大幅度提升。
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寿命的提升同样离不开充分的测试验证。深耕储能多年，宁德时代早已完成240Ah & 280Ah的万次循环实测，以此建立了历史寿命实测数据库，与郑总之前提到的参数通胀乱象不同，我们在完善技术路径的同时，依托历经6年及更久时间积累的数百万次的实测数据，建立了更精准的寿命模型，能够为客户提供更精准的寿命曲线。
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这些关键维度的协同优化，共同铸就了587Ah电芯在性能和可靠性上的双重优势。然而，卓越性能只是基础。储能的本质是与时间同行，可靠性才是价值衡量的标尺！
首先，我想给大家分享一个数据：在储能电芯的失效占比中，自放电比例高达70%！自放电失效比例的高低不仅决定了储能电池的使用寿命，更直接影响储能系统的年均运行天数，并带来高额的维护成本 。
如何从电芯设计的角度解决这个问题呢，首先要明确一点，影响自放电的关键影响因素是物理切断位和毛刺数量，对于市面上常见的叠片结构，物理切断位仍是一大挑战，因此我们采用最先进的卷绕技术，相比叠片结构，能够减少90倍的切断位数量，因此自放电导致的故障率低一个数量级，提高20%的在线率，并保证更多收益。
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对于储能产品来说，安全没有99分，只有0分和100分。从电芯设计的角度来看，尺寸的扩大确实带来了能量密度的提升，但面临着严峻的安全挑战。具体表现为：在滥用过程中，热量和高温气体是导致系统热失控的关键因素，滥用时暴增的产热产气量积累将对定向泄压以及系统中的热扩散构成极限挑战。
如果再加上过高或过宽的尺寸会显著恶化电芯的传热/散热，加剧热量和高温气体的积累，使得电芯温度大幅提高，电芯燃爆风险增大，对电芯的定向泄压和系统的热扩散防护构成极大考验。因此，在优化电芯设计时，必须在能量密度和安全性之间寻求合理的平衡点，确保产品在实现高性能的同时，始终具备可靠的安全保障。
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宁德时代基于对大电芯安全和对材料本征安全的深入研究，为实现安全，宁德时代构建了包括安全电解液、不扩散阳极、耐热隔离膜的“三维防御体系”，从产热源头解决了尺寸带来的安全恶化，实现大电芯的安全。其中包括安全电解液、低释热正负极、超耐热隔离膜，大幅提升本征和滥用安全的阈值。
而且我们的587Ah电芯已经通过了GB/T 36276 和GB 44240的严苛测试，能够做到过充、热失控、针刺等滥用场景下，不起火、不爆炸！
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在当前行业热衷于追求大尺寸、大容量的背景下，我们必须保持清醒认知：任何忽视储能电芯安全性和可靠性的所谓创新，都将是对产品本质的背离，只有坚守真实的能量的初心才能做出高安全的产品。
我们相信，587Ah电芯不是容量最大的电芯，但是最经得起时间、安全与效益三重验证的储能下一代真实的能量大电芯！
谢谢大家！
碳索储能网 https://cn.solarbe.com/news/20250610/50002957.html
