如何提高鋰離子電池的能量密度?

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重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維度:重量能量密度和體積能量密度。

根據(jù)《我國制造2025》，明確了動力鋰電池的發(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，整個電池系統(tǒng)的功率與整個電池系統(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，鋰離子電池的四個部分是至關(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。

我們都了解鋰三元電池組系統(tǒng)的能量密度比磷酸鐵鋰離子電池組系統(tǒng)的能量密度要高。這是為何呢?

現(xiàn)有鋰離子電池負(fù)極材料重要是石墨，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)工藝水平如壓實密度、箔片厚度等，也會影響能量密度。一般來說，壓實密度越高，電池在有限空間內(nèi)的容量就越大，因此，重要材料的壓實密度也被認(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、鋰離子電池結(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階段。在接下來的文章中，我們將從兩個方面來討論它:單例和系統(tǒng)。

電池廠家可以通過新增原電池的尺寸來達(dá)到擴容的效果。最常見的例子是，松下18650電池的先驅(qū)、廣受歡迎的電動汽車公司特斯拉(tesla)，將用一塊新的21700電池取代它。