比亚迪(002594)新获得一项发明专利授权,专利名为“一种负极片、电池及用电设备”,专利申请号为CN202311865561.3,授权日为2025年11月11日。
本申请提供一种负极片、电池及用电设备。负极片包括集流体和设置在集流体至少一面的负极活性材料层;负极活性材料层包括活性材料和导电炭黑;活性材料包括碳基材料。
电池瓶颈:负极片的关键角色
在锂离子电池中,负极片作为锂离子嵌入和脱出的主体,对电池的综合性能有着至关重要的影响。
传统负极片主要由集流体和覆盖在集流体表面的负极活性材料层组成。
活性材料层通常包含活性物质、导电剂和粘结剂。
导电剂虽然在活性材料层中占比很小,通常只占负极片配方的0.8%~1.5%,但它构成了极片的导电网络,决定了电子在极片中的传输效率。
市场上常见的导电剂包括导电炭黑、导电石墨和碳纳米管等。
不同导电剂对电池性能影响的研究一直是行业重点。陕西科技大学的一份研究显示,炭黑类导电剂SP在维持石墨电极导电性、电池循环稳定性及降低电池电阻上性能优于石墨类导电剂KS-6。
另一项针对硅碳复合负极的研究也表明,添加粒度细小的球形状SUPER-P的极片所表现出来的循环性能及大电流放电性能更好,首效可达到91.1%,循环50次容量保持率达到96.2%。
但这些常规导电剂存在一个共同问题:它们会对电解液和活性锂造成过度损耗,影响电池的保液能力和寿命。
技术核心:解密比亚迪导电炭黑配方
比亚迪新获授权的专利直击行业痛点,提出了一种创新的解决方案。
专利摘要显示,这种负极片包括集流体和设置在集流体至少一面的负极活性材料层。
活性材料层中包含活性材料和导电炭黑,其中活性材料主要是碳基材料。
专利中最核心的技术特征是导电炭黑满足以下关系式:0.3≤0.122/[r³R³PSkρ²(OAN)]≤0.5。
这个看似复杂的公式,实际上定义了导电炭黑的一组关键物理参数间的相互关系,包括粒径、结构度、比表面积、吸油值等指标。
通过这些参数的精确配合,比亚迪实现了对导电炭黑性能的精准调控。
在专利文献中,比亚迪详细阐述了这种特定导电炭黑带来的三大优势:
一是具备良好的电解液吸收能力和保液能力,可增强极片的电解液浸润效果,改善负极片的离子电导率,从而提升电池的倍率性能和高温循环性能。
二是使导电炭黑在负极片中的分散更加均匀,可搭建较完整的导电网络结构,形成良好的电子-离子通道,改善负极片的导电能力,进一步提升电池的倍率性能。
三是通过选用符合特定要求的导电炭黑,能改善导电炭黑界面与电解液的副反应,提升电池首效与循环寿命。
技术脉络:比亚迪的负极片创新路径
这并非比亚迪在负极片领域的首次专利创新。
2024年12月,比亚迪还申请了一项名为“负极片、电池和用电设备”的专利,公开号CN119890312A。
那项专利采用了不同的技术路线——在负极活性材料层中加入最频孔径为2~50nm的纳米三氧化二铝,可部分或全部替换负极活性材料层中的导电剂。
专利摘要指出,这种方法“避免了导电剂对电解液和活性锂的过度损耗,提升了负极片的保液能力,改善了极片的动力学性能,使电池具有良好的循环性能和首效”。
2025年4月,比亚迪还获得了一项关于负极片的实用新型专利授权,聚焦于极片结构设计。
该专利描述了一种包括负极集流体、第一负极活性材料层和第二负极活性材料层的结构。
其中,第一活性颗粒物与集流体表面之间形成特定夹角,便于锂离子进行扩散,使电池具有更高的倍率性能。
从结构创新到材料配方创新,比亚迪在负极片技术上进行着多路径、多层次的研发布局。
技术价值:提升电池性能的关键指标
本次发明专利所描述的技术,对电池多项关键性能指标的提升具有重要意义。
首效(首次库伦效率)是衡量电池性能的重要参数之一,它指的是电池首次充放电过程中放电容量与充电容量的比值。
首效过低意味着大量锂离子在首次充电过程中被消耗,不能参与到后续的循环中,导致电池实际可用容量大幅降低。
比亚迪专利中提到的新型导电炭黑通过减少与电解液的副反应,能够有效提升电池的首效。
循环寿命是另一个关键指标。电池在多次充放电后容量会逐渐衰减,而导电炭黑的优化可以搭建更完整的导电网络,减少极片在循环过程中的结构破坏,同时降低与电解液的副反应,从而延长电池的使用寿命。
倍率性能则关系到电池在高电流下的工作能力。专利中提到的改进极片离子电导率和电子导电能力的技术,直接提升了电池的倍率性能,这意味着电池能够支持更快速的充放电,适应更多样化的使用场景。
研发背景:比亚迪的电池技术投入
比亚迪在电池技术领域的投入正在持续加大。
根据天眼查APP数据显示,仅2025年以来,比亚迪新获得的专利授权就达4208个,较去年同期增加了46.88%。
公司2025年中报财务数据显示,今年上半年公司在研发方面投入了295.96亿元,同比增幅高达50.84%。
截至2025年11月,天眼查大数据分析显示,比亚迪股份有限公司共对外投资了107家企业,参与招投标项目1000次;财产线索方面有商标信息3065条,专利信息39893条,著作权信息149条。
庞大的专利储备和研发投入,构成了比亚迪在动力电池领域竞争力的基础。
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