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在传统 NCM 与 LFP 混合使用时，始终面临 “产气严重” 与 “容量损失” 的两难困境：要么采用混合涂布导致两种材料界面接触不均、副反应加剧，要么为提升 LFP 动力学性能将其纳米化，却因比表面积过大导致吸水严重，进而在循环中引发电解液分解、产气激增，最终影响电池安全与寿命。
宁德时代的该混合技术的核心价值在于打破 “产气多则容量低、容量高则安全差” 的传统认知，通过技术设计实现多性能维度的协同提升。
以下是该平台技术的系统梳理、重点是超级混合电芯的解析：
零跑D19平台核心技术梳理
1、电池技术
增程版：搭载80.3kWh大电池，纯电续航超500公里，采用CTC电池底盘一体化技术，提升电池体积利用率。
纯电版：配备115kWh超大容量电池组，采用宁德时代“超混体系电池”，结合磷酸铁锂和三元锂材料优势，兼顾高能量密度、高安全性和长循环寿命。
补能效率：纯电版支持全栈1000V高压平台，15分钟可补充350公里续航；增程版基于800V超高压充电平台，30%-80%充电仅需15分钟。
2、动力系统
纯电版：三电机四驱布局，系统功率540kW，轮端扭矩8770N·m，零百加速3秒级。
增程版：双电机四驱，总功率400kW，轮端扭矩7850N·m，零百加速4秒级，搭载1.5L自研增程器，热效率优化，NVH表现优异。
宁德时代115KWh超级混合电芯
材料特性
该电芯采用铁、镍、钴、锰多元金属超级混合材料，是磷酸铁锂与三元锂材料的创新融合。通过科学比例组合，既保留磷酸铁锂的安全性与长循环寿命优势，又继承三元锂的高能量密度特性，突破传统电池“能量-安全-寿命”的平衡难题。
我们结合宁德时代的两篇专利，来看看宁德时代是如何解决磷酸铁锂与三元锂材料融合的两个重点问题：
1、“能量密度与循环寿命难以兼顾” 的痛点：
采用 “NCM 类（高能量密度）+ 包覆型 LFP（长循环）双层涂层 + 导电包覆层” 的设计，通过分层避免混合导致的过嵌 / 过脱问题，同时优化电导匹配性；
2、“NCM-LFP 混合体系产气严重” 的痛点：
聚焦于磷酸铁锂盐颗粒本身的参数优化（粒径、BET、碳含量）与烧结工艺改进，通过降低颗粒吸水性减少界面副反应，从材料根源抑制产气，而非依赖涂层结构的电导调节。
能量密度与循环寿命兼顾的设计方案
核心技术方案围绕 “分层包覆型正极极片” 展开，正极极片是整个技术方案的核心。
通过分层结构设计的正极极片，采用 “集流体 + 双层涂层” 的分层结构，结合特定包覆型活性材料，实现高能量密度与长循环寿命的平衡，其具体设计如下：
1、结构组成
集流体：作为极片的基底，位于最底层，材质可选用金属箔片（如铝箔）或复合集流体（由高分子材料基层与表面金属层构成），主要作用是承载涂层并传导电流，为后续涂层提供稳定的支撑基础。
第一涂层（下层）：直接设置在集流体表面，以高能量密度材料为核心。
涂层中的第一活性材料选自LiNixCoyMnzO2（NCM，具体可选用 NCM333、NCM523、NCM622、NCM811 等型号）或包覆型 NCM；
其中包覆型 NCM 由 NCM 内核与第一包覆层组成，第一包覆层为导电材料，可选碳材料或导电聚合物（如聚乙炔、聚吡咯、聚噻吩、聚苯乙炔、聚苯胺等），厚度控制在 0.2μm~1.5μm（优选 1.0μm）。
此外，第一涂层中第一活性材料的质量含量需达到 95wt%~97wt%，既保证能量密度贡献，又通过包覆层提升与上层材料的电导匹配性。
第二涂层（上层）：设置在第一涂层背离集流体的表面，以长循环寿命材料为核心。
涂层中的第二活性材料为包覆型LiFePO4（LFP），由 LFP 内核与第二包覆层组成，第二包覆层固定为碳材料，厚度控制在0.001μm~0.2μm；
第二涂层中第二活性材料的质量含量同样为 95wt%~97wt%，借助 LFP 的长循环特性提升电池稳定性，碳包覆层则保障其导电性。
2、关键配比要求
第一涂层中的第一活性材料与第二涂层中的第二活性材料质量比需控制在 1:(0.1~10)，优选 1:(2~8)（如后文实施例 3 中采用 NCM 与 LFP 质量比 2:8）；
同时，涂层浆料由活性材料（96.2%）、粘结剂（聚偏氟乙烯 PVDF，1.1%）、导电碳（2.7%）组成，溶剂选用 N - 甲基吡咯烷酮（NMP），确保浆料涂布后形成均匀稳定的涂层。
3、技术效果验证
通过实验对比（实施例与对比例）及下图的性能曲线，验证了技术方案的有效性：
实验设计：对比例 1 采用 NCM 与 LFP 直接混合的正极极片，实施例 1-9 采用分层包覆型正极极片，所有样品在 25℃恒温环境下，以 2.45~4.25V 电压范围、1C 充电 / 4C 放电的条件循环 400 次，测试能量密度、倍率性能与容量保持率。
性能对比：下图为实施例 1、实施例 3 与对比例 1 的容量保持率随循环次数变化曲线（横坐标为循环次数 Cycle No.，纵坐标为容量保持率 Capacity Retention）。
从曲线可见，实施例 3 的容量保持率最优，实施例 1 次之，对比例 1 最差；
具体数据显示，实施例 3 循环 400 次后容量保持率达 97.8%，对比例 1 仅为 92.5%，且实施例的能量密度与倍率性能也优于对比例，充分证明分层包覆型正极极片可同时提升电池的能量密度与循环寿命。
NCM-LFP混合体系产气问题的解决方案
核心技术方案是通过优化磷酸铁锂盐颗粒参数 + 双层正极活性层设计，解决锂离子电池中磷酸铁锂盐与镍钴锰酸锂混合体系产气严重的问题，同时兼顾电池克容量，进而延伸出二次电池、电池模组、电池包及用电装置。
核心技术：双层结构正极极片设计
正极极片是解决产气问题的关键，通过 “集流体 + 双层正极活性层” 的分层排布，结合特定参数的磷酸铁锂盐颗粒，平衡产气控制与克容量，具体设计如下：
1、整体结构
正极极片由集流体和正极活性层组成，正极活性层至少设置在集流体的一面，且分为两层：
集流体：采用金属箔片（如铝箔）或复合集流体（高分子基层 + 金属层），作为涂层载体并传导电流，是极片的基础支撑。
正极活性层：分为第一正极活性层（靠近集流体）和第二正极活性层（远离集流体），有两种排布方式：
第一活性层含磷酸铁锂盐颗粒，第二活性层含镍钴锰酸锂颗粒（优选排布，下图 a、b 为该结构的极片切片图，1k/3k 倍放大下可见两层界限清晰，无明显混合）；
第一活性层含镍钴锰酸锂颗粒，第二活性层含磷酸铁锂盐颗粒。
关键颗粒表征：下图为磷酸铁锂盐颗粒的扫描电镜图，双箭头标注的 “一次粒径” 是颗粒切面边缘最长距离，通过控制该参数解决产气问题。
2、磷酸铁锂盐颗粒核心参数（技术核心）
磷酸铁锂盐颗粒的参数设计是降低产气的核心，需满足以下关键指标，且各参数相互配合以平衡产气与克容量：
一次平均粒径：500-3000nm（优选 650-2500nm）。过小会导致比表面积过大、吸水严重，增加界面副反应产气；过大则会降低动力学性能，减少克容量。
比表面积（BET）：3-8m²/g（优选 4-7m²/g）。低 BET 可降低比表面能，减少材料吸水性与电解液副反应，同时避免因 BET 过低导致的克容量损失。
碳含量：以颗粒总重量为基准，0.8-2.0wt%（优选 1.0-1.6wt%）。碳包覆提升导电性，但过高会增加吸水，过低则动力学性能不足；且需满足 “BET 与碳含量的比值 z=1.5-8.5（优选 3-6）”，该比值表征碳包覆的均匀致密程度，z 过低则碳层过密阻碍锂离子嵌脱，过高则碳层疏松影响导电。
元素掺杂（Q 元素）：Q 选自 Ti、V、Mg、Nb 等（优选 Ti），含量 1000-10000ppm（优选 2500-6000ppm）。掺杂可改善离子传输能力，提升动力学性能，尤其配合镍钴锰酸锂的高放电电压需求，实现两层材料协同放电。
其他性能指标：
容量占比 η≥88%（η 为 1C 充放电中 3.2V 容量与 2.0V 总容量的比值，体现动力学性能）；
粒径分布：Dv10≥200nm、Dv50=500-5000nm、Dv90≤10000nm、Dv99≤12000nm（保证颗粒分散性，避免团聚导致的局部产气）；
压实密度：3T 压力下≥2.25g/cm³（提升极片致密度，减少电解液残留空间）；
粉末电阻率：<60Ω・cm（保障导电性，避免因电阻过高导致的局部发热产气）。
3. 双层活性层涂布要求
两层活性层的涂布克重需根据材料排布调整，确保成本与性能平衡：
① 若第一活性层为磷酸铁锂盐、第二为镍钴锰酸锂：
第一涂层克重 0.02-0.38g/1540mm²（优选 0.05-0.32g/1540mm²），第二涂层克重 0.08-0.32g/1540mm²（优选 0.1-0.28g/1540mm²）；
② 若第一活性层为镍钴锰酸锂、第二为磷酸铁锂盐：
第一涂层克重 0.08-0.32g/1540mm²（优选 0.1-0.28g/1540mm²），第二涂层克重 0.02-0.38g/1540mm²（优选 0.05-0.32g/1540mm²）；
正极活性层总厚度：50-150μm（优选 60-90μm），过厚会影响离子传输，过薄则降低能量密度。
4、磷酸铁锂盐颗粒制备方法（关键工艺）
采用 “两次烧结 + 两次粉碎” 工艺，精准控制颗粒参数，避免传统高温烧结导致的碳层皲裂或颗粒不均：
原料准备：按比例混合锂源（如碳酸锂）、铁源（如三氧化二铁）、磷源（如磷酸）、碳源（如葡萄糖）、碳成膜剂（如聚苯胺）、改性剂（如二氧化钛），其中 Li:Fe:P 的原子摩尔比需满足 Fe:P=0.96-0.985:1、Li:Fe=0.95-1.0:1，碳源与碳成膜剂重量比 0.25-9:1。
第一次烧结与粉碎：
烧结：将原料混合制成浆料（固含量 38%-40%），喷雾干燥后在 500-760℃（优选 550-720℃）下烧结 1-6h，升温速率 2-20℃/min；
粉碎：烧结后冷却，机械磨粉碎至 Dv50=300-1200nm（优选 400-1100nm），降低碳层对颗粒生长的阻隔，利于后续结晶。
第二次烧结与粉碎：
烧结：将第一次粉碎产物与碳源、碳成膜剂再次混合，喷雾干燥后在 700-800℃（优选 720-780℃）下烧结 2-12h，控制最终碳含量 0.8-2.0wt%；
粉碎：冷却后粉碎至一次平均粒径 500-3000nm，除磁后得到目标磷酸铁锂盐颗粒。
5、技术效果验证（结合实施例与对比例）
通过控制变量实验验证技术有效性，核心结论如下：
产气控制：当磷酸铁锂盐颗粒一次平均粒径 500-3000nm、BET 3-8m²/g 时，1000 次循环后产气压力≤185Kpa（对比例 1 因颗粒粒径 360nm、BET 12.8m²/g，产气压力达 285Kpa）；
克容量保障：上述参数下电池克容量≥162mAh/g（对比例 2 因颗粒粒径 5000nm，克容量仅 155mAh/g）；
最优排布：第一活性层放磷酸铁锂盐、第二放镍钴锰酸锂时，克容量比反向排布高 3%-5%（实施例 1 克容量 165.3mAh/g，实施例 18 反向排布为 161.2mAh/g）；
掺杂增效：Ti 元素掺杂量 2500-6000ppm 时，动力学性能最优，η 值达 90%-95%（实施例 14 Ti 含量 6000ppm，η=95%）。
应用场景
1、二次电池
结构组成：
由正极极片（上述分层包覆型）、负极极片、电解质、隔离膜及外包装构成。其中，负极极片以铜箔为集流体，表面涂覆含人造石墨（或天然石墨、硅基材料等）、导电剂、粘结剂（如丁苯橡胶 SBR）的负极膜层；
电解质采用电解液（如含 1mol/L LiPF6的碳酸乙烯酯与碳酸甲乙酯混合溶液）；隔离膜为聚乙烯（PE）多孔聚合薄膜，用于防止正负极短路；
外包装包括壳体 51 与顶盖组件 53，壳体 51 由底板与侧板围合形成容纳腔，顶盖组件 53 盖合于壳体开口处，内部封装经卷绕或叠片工艺制成的电极组件 52，电解液浸润电极组件以实现离子传导。
性能优势：通过分层正极结构，二次电池兼顾高能量密度与长循环寿命，后续实验数据可佐证其性能提升。
2、电池模组
结构形态：由多个二次电池 5 组成，多个二次电池沿模组长度方向依次排列（或按实际需求自定义排布），可通过紧固件固定，也可额外设置含容纳空间的外壳，将多个二次电池收纳于壳体内。其作用是整合单节二次电池，提升整体输出功率与容量，适配中大型用电场景的能量需求。
3、电池包
结构形态：包括电池箱与多个电池模组 4，电池箱由上箱体 2 与下箱体 3 组成，上箱体 2 可盖合于下箱体 3，形成封闭的容纳空间，多个电池模组 4 按需求排布于该空间内。电池包作为更高层级的储能单元，为用电装置提供稳定的能量供应，同时具备一定的机械防护能力。
总结
该混合技术通过 “双层结构 + 参数优化” 突破了传统混合体系的核心矛盾，但从实验室技术走向规模化量产、适配复杂实际场景，仍需解决生产兼容性、界面稳定性、成本平衡、场景适配性等多维度问题。
实验室层面的 “双层涂布 + 两次烧结” 工艺，在大规模量产中需面对设备适配、成本控制与一致性保障的挑战，这是实际应用的首要障碍。
通过分层设计避免了 NCM 与 LFP 的直接混合，但两层活性层的界面结合力与离子传导连续性，在长期循环或复杂工况下易出现问题，影响电池寿命。
技术虽通过 LFP 降低了贵金属成本，但工艺复杂度与材料适配性可能推高其他成本，需在实际应用中重新平衡。
但当前新能源产业对电池的核心需求是 “安全与容量并重”，宁德时代的该项技术提供了可规模化复制的解决方案（烧结工艺、分层涂布均可兼容现有生产线），为行业提供了 “NCM-LFP 混合” 的技术范式，避免行业陷入 “单纯追求高容量而牺牲安全” 的误区，推动新能源产业从 “政策驱动” 向 “技术 + 成本驱动” 转型。
如果大家有什么疑问和想法的话，或者期待了解的内容，欢迎在下方留言，或者进群讨论，也非常感谢大家下方的打赏支持与鼓励，在此先谢谢各位了！
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