如何提高鋰電池的能量密度?
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2020-03-14 14:56
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如何提高鋰電池的能量密度?
在相同能耗、電池組體積和重量不變的情況下，單輛新能源汽車的最大行駛里程主要由電池的能量密度決定。能量密度是在給定的空間或質(zhì)量單位中存儲的能量量。電池的能量密度是電池每單位體積或質(zhì)量所釋放的電能量。電池的能量密度一般分為兩個(gè)維度:重量能量密度和體積能量密度。
根據(jù)《中國制造2025》，明確了動(dòng)力電池的發(fā)展規(guī)劃:到2020年，電池的能量密度達(dá)到300Wh/kg;到2025年，電池能量密度將達(dá)到400Wh/kg;到2030年，電池的能量密度將達(dá)到500Wh/kg。這是單個(gè)細(xì)胞的能量密度。
系統(tǒng)能量密度是指單體組合完成后，整個(gè)電池系統(tǒng)的功率與整個(gè)電池系統(tǒng)的重量或體積之比。由于電池系統(tǒng)包含電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、高低壓電路等，它們占據(jù)了電池系統(tǒng)的部分重量和內(nèi)部空間，所以電池系統(tǒng)的能量密度低于單一能量密度。
一般來說，鋰電池的四個(gè)部分是至關(guān)重要的:正極、負(fù)極、電解液和隔膜。正負(fù)極是化學(xué)反應(yīng)的場所，相當(dāng)于調(diào)速器的兩條靜脈。
我們都知道鋰三元電池組系統(tǒng)的能量密度比磷酸鐵鋰電池組系統(tǒng)的能量密度要高。這是為什么呢?
現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極材料主要是石墨，石墨的理論容量為372mAh/g。陰極材料的容量只有160mAh/g，而三元材料的容量大約是200mAh/g。
當(dāng)然，除化學(xué)體系外，生產(chǎn)工藝水平如壓實(shí)密度、箔片厚度等，也會影響能量密度。一般來說，壓實(shí)密度越高，電池在有限空間內(nèi)的容量就越大，因此，主要材料的壓實(shí)密度也被認(rèn)為是電池能量密度的參考指標(biāo)之一。
新材料體系的采用、鋰電池結(jié)構(gòu)的精細(xì)調(diào)整和制造能力的提高是研發(fā)工程師“長袖舞”的三個(gè)階段。在接下來的文章中，我們將從兩個(gè)方面來討論它:單例和系統(tǒng)。
電池廠家可以通過增加原電池的尺寸來達(dá)到擴(kuò)容的效果。最常見的例子是，松下18650電池的先驅(qū)、廣受歡迎的電動(dòng)汽車公司特斯拉(tesla)，將用一塊新的21700電池取代它。
