電池的能量密度越大，單位體積、或重量?jī)?nèi)存儲(chǔ)的電量越多嗎？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-15 18:02
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單體能量密度
電池的能量密度常常指向兩個(gè)不同的概念，一個(gè)是單體電芯的能量密度，一個(gè)是電池系統(tǒng)的能量密度。電芯是一個(gè)電池系統(tǒng)的最小單元。M個(gè)電芯組成一個(gè)模組，N個(gè)模組組成一個(gè)電池包，這是車用動(dòng)力電池的基本結(jié)構(gòu)。
動(dòng)力電池電芯
單體電芯能量密度，顧名思義是單個(gè)電芯級(jí)別的能量密度。根據(jù)《中國制造2025》明確了動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池能量密度達(dá)到300Wh/kg；2025年，電池能量密度達(dá)到400Wh/kg；2030年，電池能量密度達(dá)到500Wh/kg。這里指的就是單個(gè)電芯級(jí)別的能量密度。
系統(tǒng)能量密度是指單體組合完成后的整個(gè)電池系統(tǒng)的電量比整個(gè)電池系統(tǒng)的重量或體積。因?yàn)殡姵叵到y(tǒng)內(nèi)部包含電池管理系統(tǒng)，熱管理系統(tǒng)，高低壓回路等占據(jù)了電池系統(tǒng)的部分重量和內(nèi)部空間，因此電池系統(tǒng)的能量密度都比單體能量密度低。
系統(tǒng)能量密度=電池系統(tǒng)電量/電池系統(tǒng)重量OR電池系統(tǒng)體積越來越多的用戶開始關(guān)注電動(dòng)車電池的品牌、續(xù)航、壽命回收方案等，其實(shí)動(dòng)力電池還有一個(gè)性能指標(biāo)，需要在選車、購車的過程中關(guān)注，就是電池的能量密度
因?yàn)殡姵啬芰棵芏戎苯雨P(guān)系到電池的性能、安全，也直接影響一輛電動(dòng)車的體驗(yàn)
動(dòng)力電池正極材料決定電池能量密度，是電池性能重要的指標(biāo)，不用材料決定電池物化特性，也包括能量密度。安全和電池能量密度是天平的兩端
電池能量密度分為電芯能量密度和電池（系統(tǒng)）能量密度，通常，后者代表該電動(dòng)車的能量密度
電動(dòng)車能量密度還決定電動(dòng)車單車補(bǔ)貼
相同體積或重量下，電池能量密度越大，電能越多，續(xù)航也越長
相較磷酸鐵鋰，錳酸鋰，三元材料鋰電池的電芯單體能量密度能做的較高
一、電池能量密度是啥？
動(dòng)力電池正極材料有三元鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等，它們很大程度決定了電池性能、穩(wěn)定性、續(xù)航以及壽命。其實(shí)，電池正極材料的結(jié)構(gòu)和它的物理、化學(xué)特性還決定了另一個(gè)重要指標(biāo)——“電池能量密度”
電池能量密度的概念和其他物質(zhì)密度的概念一樣，簡(jiǎn)單來說就是單位重量或體積下電池含有的電能。不要小看這個(gè)能量密度的概念。不同電池正極材料有不同的密度，而各家車廠也會(huì)根據(jù)自身產(chǎn)品的需要，調(diào)整車型間電池的性能；不同車廠間，電池種類、能量密度都不盡相同。
舉個(gè)例子（真的是舉例），在你面前有兩粒鈣片（相同品牌，質(zhì)量和含量穩(wěn)定、有可比性），它們的重量和大小一樣，第一種每片含鈣100毫克，另一種每片200毫克，那么同樣補(bǔ)充1000毫克鈣，第一款要吃10粒，第二款吃5粒就行（非廣告，請(qǐng)自動(dòng)忽略品牌和包裝內(nèi)容）
電池的能量密度和鈣片的鈣含量一樣，相同體積或重量下，能量密度越高提供的電能也就越多，續(xù)航相對(duì)也越長，提高電池能量密度等于增加了車輛續(xù)航。再舉個(gè)例子，一款純電動(dòng)車A，能量密度160wh/kg；電動(dòng)車B，能量密度是140wh/kg，假設(shè)二者的電池重量、車重都相同，那么正常情況下，A一定比B攜帶的電能多，續(xù)航也就越長。
二、電池能量密度的參照？
嚴(yán)格來講，電池能量密度分為電芯的能量密度和電池系統(tǒng)的能量密度。前一期我們講過，電池由許多電芯組成，每個(gè)電芯都是獨(dú)立生產(chǎn)的，個(gè)體之間的一致性難免會(huì)存在細(xì)微的差異，它們連接在一起組成模組，多個(gè)模組再和其他電池結(jié)構(gòu)相連，但其中的層層關(guān)卡導(dǎo)致整個(gè)電池系統(tǒng)的能量密度相對(duì)電芯單體有所減少，如果一個(gè)電芯的能量密度是200wh/kg，那么他們組成電池組后，能量密度很有可能減少到150或160wh/kg左右的樣子。
通常，一輛電動(dòng)車電池能量密度的高低，是以電池系統(tǒng)的能量密度作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的。你會(huì)想，這和買車有什么關(guān)系？在當(dāng)下，電池系統(tǒng)的能量密度不僅影響電池的性能和續(xù)航，還影響購車補(bǔ)貼，補(bǔ)貼多，你花的錢就少，再加上地方補(bǔ)貼，電池能量密度高的電動(dòng)車能幫你省不少錢。
電池能量密度與現(xiàn)今電動(dòng)車補(bǔ)貼（2018年國家補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)）在現(xiàn)今國家補(bǔ)貼政策中，總的補(bǔ)貼金額中有一個(gè)系數(shù)是電池系統(tǒng)能量密度調(diào)整系數(shù)，這個(gè)系數(shù)有個(gè)區(qū)間（如上圖），如果你買的車電池系統(tǒng)能量密度低，很有可能乘以0.6或1，導(dǎo)致總的補(bǔ)貼變少或不變。
三、增加能量密度？
通常，增加動(dòng)力電池能量密度的方法，是尋找擁有更高能量密度的新材料。但電池行業(yè)經(jīng)過多年的研發(fā)、演進(jìn)，發(fā)現(xiàn)三元鋰電池從綜合表現(xiàn)上更加符合行業(yè)的需求，可能性比較靠譜，所以一直在這條軌跡上一路發(fā)展。
例如，從最早的鐵電池發(fā)展到鋰離子電池，再從業(yè)界早期的333（1:1:1鎳錳鋁）鋰離子電池體系，向811高鎳體系鋰離子電池邁進(jìn)，鎳在電芯中的比例不斷升高；當(dāng)下更多的廠商則通過增加電芯單體的體積或者改變電池結(jié)構(gòu)等方式增加能量密度。比如特斯拉從18650轉(zhuǎn)向21700電池，則是通過增加電芯單體的尺寸，獲得更高的能量密度。其實(shí)這種方式，實(shí)質(zhì)上有幾方面改進(jìn)，一方面是電芯本身能量密度就有提升，二是減輕了電池系統(tǒng)整體的重量，減少了電芯個(gè)數(shù)的同時(shí)，連接線束、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，電池系統(tǒng)的損失更小，能量密度能更大。
