動(dòng)力電池即為工具提供動(dòng)力來源的電源，多指為電動(dòng)汽車、電動(dòng)列車、電動(dòng)自行車、高爾夫球車提供動(dòng)力的蓄電池。

　　蓄電池是電池中的一種，它的作用是能把有限的電能儲(chǔ)存起來，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

　　它用填滿海綿狀鉛的鉛板作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用22～28％的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時(shí)，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)起來使用，電壓是6V。汽車上用的是6個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充硫酸，使電解質(zhì)保持含有22～28％的稀硫酸。

　　鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生。

　　由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒有得到應(yīng)用。

　　隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對(duì)電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。

　　最早得以應(yīng)用于心臟起搏器中。由于鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得起搏器植入人體長(zhǎng)期使用成為可能。

　　鋰電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計(jì)算機(jī)，計(jì)算器，照相機(jī)、手表中。

　　動(dòng)力電池和鋰電池有什么聯(lián)系

　　電池按化學(xué)種類分，可以分為鉛酸電池、一次堿性電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等等。電池按可以輸出的放電電流大小可以分為動(dòng)力電池和普通電池，動(dòng)力電池與普通電池的差別基本定義為：普通電池可以以最大3C電流放電，而動(dòng)力電池一般是指可以以5C電流放電，而且超高倍率的動(dòng)力電池可以以20C或更大的電流進(jìn)行放電。

　　所以說，鋰電池有普通型也有動(dòng)力型。動(dòng)力電池中有鉛酸電池，也有鎳氫電池，也有鋰離子電池等。

　　動(dòng)力鋰電池和消費(fèi)鋰電池從研發(fā)角度講有什么區(qū)別？

　　動(dòng)力類鋰離子電池需要更多考慮可靠性和一致性，畢竟要長(zhǎng)時(shí)間（至少5~10年）、惡劣環(huán)境（冬天低溫、夏天暴曬、雨雪）、大量電池串并聯(lián)配組使用?？紤]可靠性和一致性，假設(shè)一輛汽車使用1000只動(dòng)力電池，理想上，汽車廠家希望一個(gè)車型10萬輛車的規(guī)模下不要出問題，也就是理想上要求動(dòng)力電池出問題（安全、存儲(chǔ)、循環(huán)等）的幾率要在一億分之一以下（當(dāng)然對(duì)于最高端消費(fèi)類電池而言，蘋果也對(duì)供應(yīng)商要求到了這個(gè)級(jí)別）?？紤]到可靠性，動(dòng)力類電池一般設(shè)計(jì)冗余更多，使用更厚的隔膜、箔材和外殼，因此能量密度也就大概是消費(fèi)類電池的一半吧。

　　消費(fèi)類鋰離子電池?zé)o需長(zhǎng)時(shí)間可靠性（循環(huán)也無需做得太好，因?yàn)榉凑粌赡昃蜁?huì)換），一般不需要配組單獨(dú)使用，所以對(duì)一致性沒有太大要求，但是由于消費(fèi)類的手機(jī)、pad空間有限并且非常珍貴，因此消費(fèi)類鋰離子電池對(duì)于尺寸要求嚴(yán)格、容量、能量密度等要求很高。

　　對(duì)于安全而言，動(dòng)力電池有更多的外部保護(hù)電路、散熱布局等，當(dāng)然也面臨更惡劣的條件（更高的外部電壓、更大的電流、更復(fù)雜的外部環(huán)境），消費(fèi)類電池的保護(hù)更少，要在更高能量密度的基礎(chǔ)上靠電池的材料和設(shè)計(jì)抗住各種危及安全的情況。

　　我個(gè)人認(rèn)為，高端的消費(fèi)類電池使用了最先進(jìn)的技術(shù)和材料，而動(dòng)力電池更多是需要先進(jìn)的工藝控制、一致性控制和質(zhì)量管理。

　　1.容量不一樣，動(dòng)力的一般大手機(jī)及其他電子產(chǎn)品的容量小，

　　2.循環(huán)壽命動(dòng)力的也會(huì)高點(diǎn)

　　3.在溫度控制點(diǎn)來說動(dòng)力會(huì)有電池組的的一個(gè)保護(hù)溫度。

　　動(dòng)力鋰電池和容量型鋰電池有什么區(qū)別？

　　鋰電池的種類是很多的，像動(dòng)力型鋰電池和容量型鋰電池都是，那么到底這兩種鋰電池之間有什么區(qū)別呢？可能很多人都不是很清楚

　　1、電壓大小不同

　　在電池行業(yè)上，電壓增大了，其對(duì)應(yīng)的輸出電壓也會(huì)增大，從而使得動(dòng)力型鋰電池組能夠滿足一些大功率的設(shè)備上；而并聯(lián)方式直接影響的結(jié)果就是使得整個(gè)電池組的電流增大，而容量是受輸出端的電流影響的，所以并聯(lián)的直接作用就是使得鋰電池組的容量增大，以這種方式連接的電池組的容量往往會(huì)比較大，也就是所謂的容量型鋰電池組。

　　2、應(yīng)用的產(chǎn)品不同

　　一些大型設(shè)備上需要的電壓值較高，因?yàn)樾」β实碾姵亟M帶不起運(yùn)轉(zhuǎn)，所以就要選用動(dòng)力型鋰電池組。例如我們平時(shí)所用的電動(dòng)自行車，它所要求的電壓值往往都是48V，相對(duì)我們生活中的一些情況，48V已經(jīng)算是不小了。所以就必須使用動(dòng)力型鋰電池組來確保電動(dòng)自行車的運(yùn)轉(zhuǎn)。而我們平時(shí)去一些大型超市或者商場(chǎng)，一些標(biāo)志燈以及備用電源，因?yàn)檫@些設(shè)備的功耗并不是很大，所以一般都采用容量型鋰電池組，這兩者之間在產(chǎn)品的應(yīng)用上是不同的。

　　3、內(nèi)阻不同

　　動(dòng)力型鋰電池的內(nèi)阻要比容量型鋰電池的小，以18650為例，3倍率放電的好的廠家一般都帶PDC，內(nèi)阻40左右；5倍率放電的一般都不帶PDC內(nèi)阻20左右。
 

是什么決定了新能源汽車的續(xù)航里程？新能源汽車的續(xù)航主要取決于可用電量和整車能耗。

續(xù)航能力↑=可用電量↑÷能耗↓

在相同能耗不變，電池包體積和重量不變都受到嚴(yán)格限制的情況下，新能源汽車的單次最大行駛里程主要取決于電池的能量密度。能量密度有哪些小秘密呢？

一、能量密度

威馬EX5 電池包解剖實(shí)物

能量密度(Energydensity)是指在單位一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲(chǔ)存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池的能量密度一般分重量能量密度和體積能量密度兩個(gè)維度。

電池重量能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/重量，基本單位為Wh/kg(瓦時(shí)/千克)。

電池體積能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/體積，基本單位為Wh/L(瓦時(shí)/升)。

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。

二、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(guó)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。

三、系統(tǒng)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

四、電池能量密度極限在哪里？

究竟是什么限制了鋰電池的能量密度？電池背后的化學(xué)體系是主要原因難逃其咎。一般而言，鋰電池的四個(gè)部分非常關(guān)鍵：正極，負(fù)極，電解質(zhì)，膈膜。正負(fù)極是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的地方，相當(dāng)于任督二脈，重要地位可見一斑。

方殼電芯結(jié)構(gòu)圖

我們都知道以三元鋰為正極的電池包系統(tǒng)能量密度要高于以磷酸鐵鋰為正極的電池包系統(tǒng)。這是為什么呢？

現(xiàn)有的鋰離子電池負(fù)極材料多以石墨為主，石墨的理論克容量372mAh/g。正極材料磷酸鐵鋰?yán)碚摽巳萘恐挥?60mAh/g，而三元材料鎳鈷錳（NCM）約為200mAh/g。

根據(jù)木桶理論，水位的高低決定于木桶最短處，鋰離子電池的能量密度下限取決于正極材料。

磷酸鐵鋰的電壓平臺(tái)是3.2V，三元的這一指標(biāo)則是3.7V，兩相比較，能量密度高下立分：16%的差額。

當(dāng)然，除了化學(xué)體系，生產(chǎn)工藝水平如壓實(shí)密度、箔材厚度等，也會(huì)影響能量密度。一般來說，壓實(shí)密度越大，在有限空間內(nèi)，電池的容量就越高，所以主材的壓實(shí)密度也被看作電池能量密度的參考指標(biāo)之一。

五、如何提高能量密度？

新材料體系的采用、鋰電池結(jié)構(gòu)的精調(diào)、制造能力的提升是研發(fā)工程師“長(zhǎng)袖善舞”的三塊舞臺(tái)。下面，我們會(huì)從單體和系統(tǒng)兩個(gè)維度進(jìn)行講解。

——單體能量密度，主要依靠化學(xué)體系的突破

1.增大電池尺寸

電池廠家可以通過增大原來電池尺寸來達(dá)到電量擴(kuò)容的效果。我們最熟悉的例子莫過于：率先使用松下18650電池的知名電動(dòng)車企特斯拉將換裝新款21700電池。

但是電芯“變胖”或者“長(zhǎng)個(gè)”只是治標(biāo)，并不治本。釜底抽薪的辦法，是從構(gòu)成電池單元的正負(fù)極材料以及電解液成分中，找到提高能量密度的關(guān)鍵技術(shù)。

2.化學(xué)體系變革

前面提到，電池的能量密度受制于由電池的正負(fù)極。由于目前負(fù)極材料的能量密度遠(yuǎn)大于正極，所以提高能量密度就要不斷升級(jí)正極材料。

一是高鎳正極

三元材料通指鎳鈷錳酸鋰氧化物大家族，我們可以通過改變鎳、鈷、錳這三種元素的比例來改變電池的性能。

在圖中幾種典型三元材料中可以看出，鎳的占比越來越高，鈷的占比越來越低。鎳的含量越高，意味著電芯的比容量就越高。另外，由于鈷資源稀缺，提高鎳的比例，將降低的降低鈷的使用量。

不同正極材料的克容量對(duì)比

二是硅碳負(fù)極

硅基負(fù)極材料的比容量可以達(dá)到4200mAh/g，遠(yuǎn)高于石墨負(fù)極理論比容量的372mAh/g，因此成為石墨負(fù)極的有力替代者。

目前，用硅碳復(fù)合材料來提升電池能量密度的方式，已是業(yè)界公認(rèn)的鋰離子電池負(fù)極材料發(fā)展方向之一。特斯拉發(fā)布的Model3就采用了硅碳負(fù)極。

在未來，如果想要百尺竿頭更進(jìn)一步——突破單體電芯350Wh/kg的關(guān)口，業(yè)內(nèi)同行們可能需要著眼于鋰金屬負(fù)極型的電池體系，不過這也意味著整個(gè)電池制作工藝的更迭與精進(jìn)。
3.系統(tǒng)能量密度：提升電池包的成組效率

電池包的成組考驗(yàn)的是電池“攻城獅“們對(duì)單體電芯和模組排兵布陣的能力，需要以安全性為前提，最大程度地利用每一寸空間。

電池包的“瘦身”主要有以下幾種方式。

一是優(yōu)化排布結(jié)構(gòu)。從外形尺寸方面，可以優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)部的布置，讓電池包內(nèi)部零部件排布更加緊湊高效。

二是拓?fù)鋬?yōu)化。我們通過仿真計(jì)算在確保剛強(qiáng)度及結(jié)構(gòu)可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)減重設(shè)計(jì)。通過該技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)拓?fù)鋬?yōu)化和形貌優(yōu)化最終幫助實(shí)現(xiàn)電池箱體輕量化。

三是選材。我們可以選擇低密度材料，如電池包上蓋已經(jīng)從傳統(tǒng)的鈑金上蓋逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閺?fù)合材料上蓋，可以減重約35%。針對(duì)電池包下箱體，已經(jīng)從傳統(tǒng)的鈑金方案逐步轉(zhuǎn)變?yōu)殇X型材的方案，減重量約40%，輕量化效果明顯。

四是整車一體化設(shè)計(jì)。整車一體化設(shè)計(jì)與整車結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通盤考慮，盡可能共享、共用結(jié)構(gòu)件，例如防碰撞設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)極致的輕量化

六、能量密度越高越好？

電池是一個(gè)很全方位的產(chǎn)品，你要提升某一方面的性能，可能會(huì)犧牲其他方面的性能，這是電池設(shè)計(jì)研發(fā)的理解基礎(chǔ)。動(dòng)力電池屬于車載專用，因而能量密度不是衡量電池品質(zhì)的唯一尺度。