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如何提升電池能量密度？
時(shí)間: 2018-10-30 12:16
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根據(jù)國(guó)家相關(guān)部門(mén)、發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，新補(bǔ)貼提高了非快充類(lèi)純電動(dòng)客車(chē)、專(zhuān)用車(chē)等車(chē)型的動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度門(mén)檻，加快
根據(jù)國(guó)家相關(guān)部門(mén)、發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，新補(bǔ)貼提高了非快充類(lèi)純電動(dòng)客車(chē)、專(zhuān)用車(chē)等車(chē)型的動(dòng)力電池系統(tǒng)能量密度門(mén)檻，加快淘汰低能量密度電池，大力提高電池能量密度。
能量密度是指在一定的空間或質(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，基本單位為Wh/kg（瓦時(shí)/千克）。
電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲(chǔ)的電量越多。
關(guān)于電池能量密度，現(xiàn)在我們都知道了它儼然是目前電池行業(yè)，甚至是電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)向前大跨步的最明顯的突破口，但是突破它，真的是很難啊！
據(jù)悉，電池的能量密度基本由電池的正負(fù)極決定的，但只是正負(fù)極活性材料也不能保證電池能發(fā)上電，得有很多非活性物質(zhì)，比如導(dǎo)電輔助劑、活性粉末之間的粘結(jié)劑、隔離膜、陰陽(yáng)極的箔材、絕緣固定的膠紙、鋁塑膜殼或者鋼鋁殼等等。
我們中大部分人總是有意無(wú)意的忽略這部分物質(zhì)的含量，得出的能量密度與事實(shí)相差較大，誤導(dǎo)吃瓜群眾。其實(shí)，這部分相當(dāng)重要，就拿過(guò)去十幾年的技術(shù)進(jìn)步來(lái)說(shuō)，電池能量密度的提升主要就是靠著活性物質(zhì)占比的提升來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
還有的就是以增大原來(lái)電池尺寸來(lái)達(dá)到電量擴(kuò)容的效果。
我們最熟悉的例子莫過(guò)于：率先使用松下18650電池的知名電動(dòng)車(chē)企特斯拉將換裝新款21700電池。而原因并非18650電池有任何質(zhì)量問(wèn)題，只是18650電池單顆容量小，普遍在2-4Ah左右，串并聯(lián)數(shù)量過(guò)多，單體失效風(fēng)險(xiǎn)概率較大，導(dǎo)致其在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定的限制。
而21700電池在尺寸上相比18650電池（直徑18mm，長(zhǎng)度65mm）更大，達(dá)到了直徑21mm，長(zhǎng)度70mm。如果想再形象一點(diǎn)來(lái)考慮這個(gè)問(wèn)題，我們不妨來(lái)看看來(lái)自HitechEnergy的計(jì)算，僅考慮單體的密集堆積進(jìn)行計(jì)算，可知：30支21700的體積是40支18650體積的1.1倍，質(zhì)量則為0.97倍。
在同等能量下，所需電池的數(shù)量可減少約1/3，電池包內(nèi)部金屬連接件數(shù)量減少，從而進(jìn)一步降低電池包的重量，整車(chē)的能量密度將得到部分提升，達(dá)到接近300kw/kg。
以下三點(diǎn)尤為引人注意：
1.到2020年，鋰離子動(dòng)力電池單體比能量大于300Wh/kg；系統(tǒng)比能量爭(zhēng)取達(dá)到260Wh/kg；成本小于1元/瓦時(shí)；使用環(huán)境達(dá)-30℃到55℃；具備3C充電能力。
2.到2025年，單體比能量達(dá)500Wh/kg。
3.力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)單體電池350Wh/kg、系統(tǒng)260Wh/kg的鋰離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車(chē)應(yīng)用。
我國(guó)各鋰電企業(yè)電池能量密度達(dá)到什么水平了呢？
寧德時(shí)代：目前寧德時(shí)代已經(jīng)在開(kāi)發(fā)能量密度190Wh/kg，15分鐘滿沖的快沖電池，預(yù)計(jì)在今年量產(chǎn)。另外，寧德時(shí)代規(guī)劃在2020年之前做到300—350Wh/kg的電池能量密度，并把成本降低到每瓦時(shí)低于1塊錢(qián)，讓新能源汽車(chē)能夠和傳統(tǒng)燃油汽車(chē)同臺(tái)競(jìng)爭(zhēng)。
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(lái)比亞迪計(jì)劃將能量密度繼續(xù)提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰電池，比亞迪也在同步開(kāi)發(fā)三元鋰電池，而如果將三元鋰電池的技術(shù)結(jié)合到磷酸鐵鋰電池上，對(duì)原有用石墨作為負(fù)極材料的做法進(jìn)行一些調(diào)整，那么在2020年左右，比亞迪計(jì)劃將磷酸鐵鋰電池的單體能量密度提升到200Wh。
另外，在跟進(jìn)的三元電池方面，比亞迪的三元電池已經(jīng)具備量產(chǎn)條件，目前能量密度也達(dá)到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標(biāo)是2018年電池比能量達(dá)到240Wh/kg，2020年達(dá)到300Wh/kg。
國(guó)軒高科：科技部網(wǎng)站2017年5月19日消息稱(chēng)，在國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“新能源汽車(chē)”重點(diǎn)專(zhuān)項(xiàng)的支持下，由合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司牽頭承擔(dān)的項(xiàng)目“高比能量動(dòng)力鋰離子電池的研發(fā)與集成應(yīng)用”取得了階段性進(jìn)展，開(kāi)發(fā)完成能量密度達(dá)281Wh/kg和302Wh/kg的電池單體樣品。
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)圍繞提高動(dòng)力電池重量比能量密度、大幅提升循環(huán)壽命等方面開(kāi)展了深入研究和技術(shù)攻關(guān)，包括研制新型高鎳正極材料、硅碳復(fù)合負(fù)極材料以及新型電解液等；已開(kāi)發(fā)完成重量比能量密度達(dá)260Wh/kg的單體電芯，在350次充放電循環(huán)后容量保持率達(dá)到83.28%；同時(shí)開(kāi)發(fā)出了能量密度達(dá)280Wh/kg以及300Wh/kg的動(dòng)力電池樣品。
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