鋰電池的能量密度是什么意思，和鋰電池有何聯(lián)系？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-15 10:25
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電池能量密度
電池的平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.8倍，因此在電池容量相等的情況下，鋰離子電池就會(huì)比鎳鎘、鎳氫電池的體積更小，重量更輕。
電池能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/電池厚度/電池寬度/電池長(zhǎng)度。
計(jì)算方法雖然簡(jiǎn)單，不過(guò)同時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：
電池容量
現(xiàn)常規(guī)鋰離子電池的放電倍率還是介于0.2C～0.5C，而一般電池在這個(gè)倍率期間的放電容量差值不超過(guò)1%。但對(duì)于高倍率放電而言，其容量與低倍率差別明顯。因此對(duì)于有特殊放電倍率的電池而言，需留意其放電倍率再計(jì)算相對(duì)應(yīng)的能量密度。
放電平臺(tái)
三元材料與鈷酸鋰材料的放電平臺(tái)有差距，卷繞電池與疊片電池的放電平臺(tái)有差距，相同電池不同倍率下放電平臺(tái)有差距。我們廠子給出的放電平臺(tái)是鈷酸鋰卷繞電池在0.5C下的放電平臺(tái)，值為3.7V。其他廠子的規(guī)格我不知道。
電池尺寸
對(duì)于單個(gè)電池而言，那么三維量一下就可以了。對(duì)于批量電池而言，三維都需要按該批量電池的最大厚/寬/長(zhǎng)來(lái)算。同理對(duì)于批量電池而言，容量需要取A品最低容量或者說(shuō)是取該批電芯的允許min容量。
上面啰嗦一大堆也不知道你看沒(méi)看，其實(shí)計(jì)算能量密度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如計(jì)算容量密度來(lái)的準(zhǔn)確，客戶從來(lái)都是要容量的，誰(shuí)看能量??？且能量密度跟正極材料有關(guān)，三元平臺(tái)低但是算能量密度時(shí)也不會(huì)將其放電平臺(tái)算的低。一句話：能量密度非客戶需要且沒(méi)有容量密度準(zhǔn)確，所以能量密度參考價(jià)值不是太大。
能量密度（Wh/L）=電池容量（mAh）×3.7（V）/厚度（cm）/寬度（cm）/長(zhǎng)度（cm）。
再傻瓜的理解為每單位電池重量電池所具有的能量，例如：
200Wh/kg是平均1公斤電池具有200Wh的供電能量。當(dāng)然是這個(gè)值越大越好，可以減少電池的自身重量所消耗的能量。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
▌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。
圖3 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。
