三星SDI的單體鋰離子電池產(chǎn)品系列比較齊全(圖1)，標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品包括高能量的BEV(純電動(dòng))60Ah,、94Ah電池,， PHEV(插電式混合電動(dòng)車)26Ah,、37Ah電池(26Ah會(huì)逐漸被37Ah取代)，HEV(混合電動(dòng)車)5.2Ah,、5.9Ah電池,，以及與超級(jí)電容器結(jié)合應(yīng)用于低壓系統(tǒng)(LVS，low voltage system)的高功率電池(4.0Ah,、11Ah),。

　　圖1 三星SDI的方形單體電池產(chǎn)品

　　寶馬i3純電動(dòng)汽車使用的是三星SDI的方形電池，三星SDI最早在BMW i3上使用的是60Ah單體電池,，其結(jié)構(gòu)如圖2所示,。圖2上方為爆炸圖，可以比較清楚的看到其電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),，這里看幾個(gè)設(shè)計(jì)要素：

　　內(nèi)部采用4個(gè)卷芯(jelly roll),，卷繞方式,。這種多卷芯的設(shè)計(jì)方式如今在動(dòng)力電池上已經(jīng)比較常見了,。

　　針刺安全保護(hù)裝置(NSD，Nail Safety Device),。這是在卷芯的最外面加上了金屬層,，例如銅薄片(圖2電池拆解圖，可以看到外側(cè)有一大片銅箔),。當(dāng)針刺發(fā)生時(shí),，在針刺位置產(chǎn)生的局部大電流通過(guò)大面積的銅薄片迅速把單位面積的電流降低，這樣可以防止針刺位置局部過(guò)熱,，緩減電池?zé)崾Э匕l(fā)生,。

　　過(guò)充安全保護(hù)裝置(OSD，Overcharge Safety Device),，目前這個(gè)安全設(shè)計(jì)在很多電池上都能看到,。一般是一個(gè)金屬薄片，配合fuse使用,，fuse可以設(shè)計(jì)到正極集流體上(current collector),，過(guò)充時(shí)電池內(nèi)部產(chǎn)生的壓力使得OSD觸發(fā)內(nèi)部短路，產(chǎn)生瞬間大電流，從而使Fuse熔斷,，從而切斷電池內(nèi)部電流回路,。

　　三星SDI動(dòng)力電池技術(shù)淺析

　　圖2　三星SDI 60Ah電池結(jié)構(gòu)圖

　　2016年寶馬宣布將在2017版的i3上使用94Ah的電池。從公開的信息可以看到(表1),，從60Ah到94Ah,，容量增加將近57%，單體電池的質(zhì)量,、體積幾乎沒(méi)有變化,。電池系統(tǒng)的體積結(jié)構(gòu)也幾乎沒(méi)有看到明顯變化。電池系統(tǒng)可用能量增加了~45%,，續(xù)駛里程增加了~41%(EPA測(cè)算法,，NEDC測(cè)算法是~64%)(圖3)

　　表1 60Ah和94Ah電池的主要參數(shù)對(duì)比

　　圖3 60Ah和94Ah版本的BMW i3參數(shù)對(duì)比

　　2014年，三星SDI對(duì)外公布的技術(shù)路線顯示,，到2016年為止,，其NCM電池的比能量目標(biāo)為130Wh/kg，2019年左右,，比能量目標(biāo)為250Wh/kg的動(dòng)力電池,。到2020年之后，希望通過(guò)鋰/空氣等新型電池體系達(dá)到300Wh/kg的目標(biāo)?，F(xiàn)在看來(lái),，當(dāng)初設(shè)定的2016年NCM電池130Wh/kg的目標(biāo)是比較保守的，電池行業(yè)在最近兩年的技術(shù)進(jìn)步速度是比較快的,。實(shí)際上,，三星在2016年已經(jīng)算是有了250Wh/kg的電池產(chǎn)品了(如果不考慮其他性能，僅僅看比能量指標(biāo)的話),。

　　2016年,，在日本東京舉行的第七屆國(guó)際電池展會(huì)上，三星SDI宣布計(jì)劃在2020年開發(fā)出可以支持一次充電行駛600km的鋰離子電池,，該計(jì)劃是基于在2016年已經(jīng)開發(fā)出可以支持300km續(xù)駛里程的基礎(chǔ)上的,。三星SDI使用的是NCM正極材料和石墨負(fù)極材料，認(rèn)為可以通過(guò)控制正極材料的顆粒尺寸和改進(jìn)石墨的結(jié)晶度,，在2018年開發(fā)出支持500km續(xù)駛里程的電池技術(shù),。此外，進(jìn)一步提高NCM中的鎳含量,，或者采用NCA正極材料,，負(fù)極采用石墨/硅材料，有望在2020年實(shí)現(xiàn)600km的續(xù)駛里程,。三星SDI 所選擇的這個(gè)材料體系基本與實(shí)現(xiàn)300Wh/kg的技術(shù)路線保持一致(參照：動(dòng)力電池要求來(lái)了,，300Wh/kg比能量目標(biāo)如何實(shí)現(xiàn)）,。這樣看來(lái)，三星原技術(shù)路線中的300Wh/kg在鋰離子電池體系下就有望實(shí)現(xiàn)了,。在電池尺寸上,，三星SDI還是繼續(xù)采用VDA的標(biāo)準(zhǔn)。

　　圖4 2014年三星SDI發(fā)布的技術(shù)路線

　　三星SDI的汽車和儲(chǔ)能市場(chǎng)/產(chǎn)品計(jì)劃副總Zin Park認(rèn)為,，到2023-2025年,，基于液態(tài)鋰離子電池的技術(shù)將達(dá)到瓶頸，接下來(lái)三星將著重開發(fā)全固態(tài)電池,、鋰金屬電池和鋰空氣電池,。實(shí)際上，在2015年,，三星SDI的全固態(tài)電池試制樣品已經(jīng)可以達(dá)到300Wh/kg(采用硫化物類的固態(tài)電解質(zhì)),。至于鋰金屬電池、鋰空氣電池,，Zin Park認(rèn)為現(xiàn)在只是做開發(fā),，真正應(yīng)用可能要10年之后了，那時(shí)候有望實(shí)現(xiàn)900Wh/kg和一次充電行駛700km,。