宁德时代的超充“神行”电池发布，它的负极材料是什么？

对于大部分的新能源车主来说，在有长途驾车出行的时候难免会有“充电焦虑”，要么很难找充电桩，要么就要做好至少五六个小时的充电等待时间准备。

8月16日，宁德时代发布了采用磷酸铁锂材料并可实现大规模量产的4C“神行”超充电池，官宣称实现了“充电10分钟，续航400公里”的超快充速度，并达到700公里以上的续航里程，极大缓解用户补能焦虑，全面开启新能源车的超充时代。宁德时代还表示，要让神行超充电池成为每台电动车都可以使用的标配产品。据介绍，神行超充电池将在2023年底量产，2024年一季度上市。

这么看来，这块电池的到来对新能源汽车的影响是巨大的。那么，这块电池跟其它电池究竟又有哪些不同之处呢？

宁德时代神行超充电池

一、技术突破

根据发布会的信息介绍，在正极提速上，神行超充电池采用超电子网正极技术、充分纳米化的磷酸铁锂正极材料，并搭建超电子网，降低了锂离子脱出阻力，使充电信号快速响应。

在负极材料创新上，神行超充电池采用了宁德时代最新研发的二代石墨快离子环技术，对石墨表面进行改性，增加了锂离子嵌入通道并缩短嵌入距离，为离子传导搭建“高速公路”。同时，神行超充电池使用多梯度分层极片设计，实现快充与续航的完美平衡。

在电解液传导上，宁德时代研发了全新的超高导电解液配方，有效降低电解液粘度，显著提升电导率。此外，宁德时代还优化超薄SEI膜，进一步降低传导阻力。

同时，宁德时代也改善了隔离膜高孔隙率和低迂曲度孔道，从而改善锂离子液相传输速率。

也就是宁德时代通过超电子网正极技术、快离子环原料创新石墨技术、超高导高动力学电解液、多梯度分层极片设计等多维手段，在实现4C超充的同时，也能保证能量密度、功率、寿命、安全等性能的均衡。

二、负极材料

今天主要想分享的是这块电池的负极 - 二代石墨快离子环技术。

负极材料是充电倍率突破的重点方向。要缩短充电时间，就要不断提高充放电倍率。快充技术的核心，就是通过化学体系和设计优化，加速锂离子在正负极间移动的速度。但是，在研发快充技术时光考虑速度还不行。

快充时，锂离子需要加速瞬时嵌入到负极，这对负极快速接收锂离子的能力挑战很大。普通化学体系的电池，在快充时负极会出现析锂等副产物，影响电芯的循环和稳定性，只能采用可承受快充大电流的负极材料来做到快充。

在面对石墨作为快充材料时面临最大的难题是：如何让锂电子快速从正极释放出来，再快速从负极进去。

宁德时代：石墨快离子技术

宁德时代技术团队在“快离子环”和“超电子网”下了很大功夫。他们以石墨作为负极主材，创新性运用孔道优化和“快离子环”技术，在石墨表面打造一圈高速通道，使锂离子能快速嵌入石墨的任何位置，大大提高锂离子在石墨负极的嵌入速度，并且，修饰后的石墨兼顾超级快充和高能量密度的特性，不会在快充时在负极会出现副产物，影响电芯的循环和稳定性。

他们还开发了“超电子网”技术修饰正极材料，结合正负极极片的晶体取向和容量过量系数等设计参数调配，优化电解液、正负极的动力学性能，使化学体系和电池设计参数达到最优匹配。通俗来讲，“快离子环”和“超电子网”分别作用于负极和正极，为大量锂离子同时涌入负极建立快速通道，提高锂离子扩散速率。

从原理上讲，电池快充的瓶颈在负极，普通化学体系在快充时在负极会出现副产物，影响电芯的循环和稳定性。一旦锂离子被阻塞在负极是非常危险的，但只要锂离子进入石墨内部，基本上就不会有问题。因此，快离子环”技术就是在石墨表面与内部打造高速公路网，使锂离子能快速嵌入石墨的任何位置。“快离子环”技术让石墨结构兼具超级快充和高能量密度的特性，使石墨层增加锂离子嵌入速度后可达4C-5C的超充能力，相当于15分钟完成主要的充电过程。

石墨烯技术，其实一直在动力电池的负极上应用。在石墨原料创新上，神行4C超充电池采用了宁德时代最新研发的第二代快离子环技术，对石墨表面进行改性，提供丰富的锂离子嵌入所需要的活性位点，增加锂离子嵌入通道并缩短嵌入距离，为离子传导搭建高速公路。

在2019年，宁德时代研发的以快充石墨为负极主材的超级铁锂快充电池，已经应用在超过5000台电动大巴上了，该电池被交通部评为“新能源公交最佳口碑电池”。该电池除了能量密度有较大优势，在循环寿命方面，以应用工况较为苛刻的公交车为例，平均每天满充满放次数约2次，粗算下来，满足8年运营需求，电池循环需要5600次以上。超级铁锂电池电芯循环寿命则可达10000次，不仅能完全满足电动车运营需求，电动车退役后还可用于储能等梯次利用，创造更多经济价值。