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      1. 鋰電池UPS_鋰電池包專業制造商-湖南存能電氣股份有限公司
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        行業新聞

        鋰電池能量密度現狀,如何提高鋰電能量密度

        來源:存能電氣  日期:2019-07-26 10:03  瀏覽量:

          鋰電池能量密度現狀,如何提高鋰電能量密度?鋰電池能量密度似乎就像心臟的跳動對于人體有多重要一般,一輛純電動車,或者說的更標準一點,一輛電池動力車的性能、續航里程、可靠性都取決于其電池內的電池數量以及單節電池內的能量密度。容量不夠,單價再低、循環再好、安全性再高,做出來的鋰電池也可能無人問津。那么如何才能提高鋰電池的能量密度呢?

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          什么是電池能量密度?

          能量密度是指在一定的空間或質量物質中儲存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質量所釋放出的電能。電池能量密度=電池容量×放電平臺/電池厚度/電池寬度/電池長度,基本單位為Wh/kg(瓦時/千克)。

          電池的能量密度越大,單位體積內存儲的電量越多。

          鋰電池能量密度現狀

          ●比亞迪:目前,比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh,而接下來比亞迪計劃將能量密度繼續提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰電池,比亞迪也在同步開發三元鋰電池,而如果將三元鋰電池的技術結合到磷酸鐵鋰電池上,對原有用石墨作為負極材料的做法進行一些調整,那么在2020年左右,比亞迪計劃將磷酸鐵鋰電池的單體能量密度提升到200Wh。

          另外,在跟進的三元電池方面,比亞迪的三元電池已經具備量產條件,目前能量密度也達到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標是2018年電池比能量達到240Wh/kg,2020年達到300Wh/kg。

          ●沃特瑪:生產的32650圓柱型動力磷酸鐵鋰電池,單體能量密度已經達到145Wh/kg,下一步目標是實現160Wh/kg;三元電池目前能量密度為200Wh/kg,預計到2020年達到300Wh/kg的水平。

          ●國能電池:早在2013年,國能磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池單體能量密度就達到了160Wh/kg和200Wh/kg。預計2017年年底,磷酸鐵鋰電池單體能量密度將達到180Wh/kg、PACK達到134Wh/kg,三元電池能量密度將突破240Wh/kg。

          ●捷威動力:在能量密度方面,公司目前已經量產的三元軟包電池單體比能量達210WH/Kg。在提高電池安全性的基礎上,預計2020年公司軟包電池單體能量密度可達300WH/Kg,Pack成組后可達220WH/Kg;鈦酸鋰電池單體能量密度達到110WH/Kg以上。

          ●智慧能源:公司量產的動力電池單體能量密度可達220Wh/Kg,PACK成組后能量密度達到140Wh/Kg。同時,公司BMS系統可做到5級防護,鋰電池采用輕量化材料,并進行了結構優化。

          ●比克電池:2016年,比克三元材料動力電池行業占比30%以上,位列第一。目前比克單體電芯能量密度近220Wh/kg,后續還將進一步提升至300Wh/kg。

          ●卡耐新能源:卡耐新能源已經可以批量供應能量密度220Wh/kg電芯,系統比能量大于130Wh/kg電芯,同時工藝和技術層面已經分別實現250Wh/kg、技術300Wh/kg產品儲備。

          如何提高能量密度

          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到電量擴容的效果。我們最熟悉的例子莫過于:率先使用松下18650電池的知名電動車企特斯拉將換裝新款21700電池。

          但是電芯“變胖”或者“長個”只是治標,并不治本。釜底抽薪的辦法,是從構成電池單元的正負極材料以及電解液成分中,找到提高能量密度的關鍵技術。

          2、化學體系變革

          前面提到,鋰電池的能量密度受制于由電池的正負極。由于目前負極材料的能量密度遠大于正極,所以提高能量密度就要不斷升級正極材料。

          3、系統能量密度

          提升鋰電池的成組效率,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。

         ?、賰灮挪冀Y構。從外形尺寸方面優化系統內部的布置,讓電池包內部零部件排布更加緊湊高效。

         ?、谕負鋬灮???梢酝ㄟ^仿真計算在確保剛強度及結構可靠性的前提下實現減重設計,實現拓撲優化和形貌優化最終幫助實現電池箱體輕量化。

         ?、圻x材??梢赃x擇低密度材料,如電池包上蓋已經從傳統的鈑金上蓋逐步轉變為復合材料上蓋,可以減重約35%。針對電池包下箱體,已經從傳統的鈑金方案逐步轉變為鋁型材的方案,減重量約40%,輕量化效果明顯。

         ?、苷囈惑w化設計。整車一體化設計與整車結構設計通盤考慮,盡可能共享、共用結構件,例如防碰撞設計,實現極致的輕量化。

          新能源汽車的續航主要取決于可用電量和整車能耗。在相同能耗不變,電池鋰體積和重量不變都受到嚴格限制的情況下,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??偟膩碚f影響動力鋰電池性能的不僅僅是能量密度一個指標,還有比功率密度、安全性、一致性和循環壽命等多種因素,在眾多指標和成本之間找到平衡點才是王道,單一提升莫個單項并不是發展之道。

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