提高三元鋰電池能量比的技術(shù)途徑有哪些？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-12-07 21:27
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三元鋰電池的能量密度極限在哪里?目前，比亞迪單塊磷酸鐵鋰電池的能量密度為150Wh。在能量密度方面，單ternyuan軟包鋰電池的比能已批量生產(chǎn)，最高可達210WH/Kg。在提高電池安全性的基礎(chǔ)上，預計到2020年，單軟包電池的能量密度將達到300WH/Kg。
三元鋰電池的能量密度極限在哪里?
三個鋰電池。JPG
能量密度是儲存在單位空間或質(zhì)量中的能量。電池的能量密度是電池單位體積或質(zhì)量釋放的能量量。電池的能量密度一般分為兩個維度:重量能量密度和體積能量密度。電池的能量密度越高，單位體積或重量儲存的能量就越多。
目前，純電動汽車的發(fā)展受到電池能量密度低的制約。如果沒有電池能量密度的重大突破，純電動汽車的行駛里程將無法得到顯著提高。純電動汽車的發(fā)展將依賴政策支持的智能化和缺乏市場力量。業(yè)內(nèi)人士表示，目前三元鋰電池單體的能量密度已接近極限，再難有大突破。為了進一步提高三元鋰電池的能量密度，需要進一步提高電池中鎳的比例。
現(xiàn)有鋰離子電池的負極材料主要是石墨，石墨的理論克容量為372mAh/g。正極材料磷酸鐵鋰的理論克容量僅為160mAh/g，三元材料錳鎳鈷(NCM)的理論克容量約為200mAh/g。
三元鋰電池的能量密度分析
能量密度高是三元鋰離子電池的最大優(yōu)勢，所以同樣重量的電池組有更大的容量，讓汽車跑得更遠更快。電壓平臺是衡量電池能量密度的重要指標，決定著電池的基本效率和成本。電壓平臺越高，比容量越大。因此，相同體積、重量，甚至相同安全工作時間的電池比具有更高電壓平臺的三元鋰電池具有更長的電池壽命。
目前，三元鋰離子電池的能量密度已經(jīng)達到“天花板”。高鎳材料和碳硅負極的鋰電池的最高能量密度應在300Wh/kg左右，正負20Wh/kg。目前，中國新能源汽車市場上的純電動汽車主要以三元鋰電池材料和磷酸鐵鋰電池為動力。
提高三元鋰電池能量比的技術(shù)途徑
一是技術(shù)進步，但現(xiàn)在電池技術(shù)設(shè)計已經(jīng)比較成熟，沒有太多的空間來提高電池的能量比;
其次，材料的物理和化學性質(zhì)限制了材料性能的提高。以磷酸鐵鋰和鋰三元為正極，碳材料為負極的鋰離子動力電池在能量密度上很難有大的突破。
三、新材料、新系統(tǒng)，即開發(fā)具有高比能的新材料，開發(fā)新型動力三元鋰電池系統(tǒng)是未來動力電池比例提高的主要途徑。
與磷酸鐵鋰電池相比，特斯拉使用的三元鋰電池具有更高的重量和能量密度，約為200Wh/kg，這意味著同等重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池續(xù)航里程更長。
磷酸鐵鋰電池的能量密度通常在90Wh/ kg-120wh /kg之間，而三元鋰電池的能量密度可以達到200Wh/kg左右，說明三元鋰電池具有明顯的能量密度優(yōu)勢。
