鉅大LARGE | 點擊量：14975次 | 2021年05月24日
什么是電池能量密度？動力鋰電池能量密度解析
純電動汽車電池的能量密度高低有多重要？
這似乎就像在討論心臟的跳動關(guān)于人體有多重要一般，一輛純電動汽車，或者說的更標(biāo)準(zhǔn)一點，一輛電池動力車的性能、續(xù)航里程、可靠性都取決于其電池包內(nèi)的電池數(shù)量以及單節(jié)電池內(nèi)的能量密度。這個公式很好理解：總電量=電池數(shù)量×單節(jié)電池能量密度。
而現(xiàn)代汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計其實已經(jīng)很死板了，留給電池組的空間也就那么一點，大部分車型都集中在坐艙地板下方，當(dāng)然這也是出于安全性和空間性的考慮。
所以說，電池數(shù)量已經(jīng)被限制在某一個區(qū)間內(nèi)，無法大幅提升。想要增強電池車性能，唯有在能量密度上做文章。
首先，什么是電池能量密度？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
能量密度（Energydensity）是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)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(zhì)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(nèi)存儲的電量越多。
有關(guān)電池能量密度，現(xiàn)在我們都了解了它儼然是目前電池行業(yè)，甚至是電動汽車行業(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！
△典型電池設(shè)計非活性物質(zhì)(除引線等)的占比
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意的忽略這部分物質(zhì)的含量，得出的能量密度與事實相差較大，誤導(dǎo)吃瓜群眾。其實，這部分相當(dāng)重要，就拿過去十幾年的技術(shù)進步來說，電池能量密度的提升重要就是靠著活性物質(zhì)占比的提升來實現(xiàn)的。
還有的就是以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電池的知名電動汽車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)量過多，單體失效風(fēng)險概率較大，導(dǎo)致其在電動汽車領(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，長度65mm）更大，達到了直徑21mm，長度70mm。假如想再形象一點來考慮這個問題，我們不妨來看看來自HitechEnergy的計算，僅考慮單體的密集堆積進行計算，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，從而進一步降低電池包的重量，整車的能量密度將得到部分提升，達到接近300kw/kg。
以下三點尤為引人注意：
1.到2020年，鋰離子動力鋰電池單體比能量大于300Wh/kg；系統(tǒng)比能量爭取達到260Wh/kg；成本小于1元/瓦時；使用環(huán)境達-30℃到55℃；具備3C充電能力。
2.到2025年，單體比能量達500Wh/kg。
3.力爭實現(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)化和整車應(yīng)用。
比亞迪：目前，比亞迪磷酸鐵鋰離子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(xù)提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰離子電池，比亞迪也在同步開發(fā)三元鋰離子電池，而假如將三元鋰離子電池的技術(shù)結(jié)合到磷酸鐵鋰離子電池上，對原有用石墨作為負(fù)極材料的做法進行一些調(diào)整，那么在2020年左右，比亞迪計劃將磷酸鐵鋰離子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(jīng)具備量產(chǎn)條件，目前能量密度也達到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標(biāo)是2018年電池比能量達到240Wh/kg，2020年達到300Wh/kg。
沃特瑪：生產(chǎn)的32650圓柱型動力磷酸鐵鋰離子電池，單體能量密度已經(jīng)達到145Wh/kg，下一步目標(biāo)是實現(xiàn)160Wh/kg；三元電池目前能量密度為200Wh/kg，預(yù)計到2020年達到300Wh/kg的水平。
國能電池：早在2013年，國能磷酸鐵鋰和三元電池單體能量密度就達到了160Wh/kg和200Wh/kg。預(yù)計2017年年底，磷酸鐵鋰離子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(jīng)量產(chǎn)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(chǔ)上，預(yù)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；鈦酸鋰離子電池單體能量密度達到110WH/Kg以上。
智慧能源：公司量產(chǎn)的動力鋰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(tǒng)可做到5級防護，電池包采用輕量化材料，并進行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
比克電池：2016年，比克三元材料動力鋰電池行業(yè)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(xù)還將進一步提升至300Wh/kg。
卡耐新能源：卡耐新能源已經(jīng)可以批量供應(yīng)能量密度220Wh/kg電芯，系統(tǒng)比能量大于130Wh/kg電芯，同時工藝和技術(shù)層面已經(jīng)分別實現(xiàn)250Wh/kg、技術(shù)300Wh/kg產(chǎn)品儲備。
可以預(yù)見，隨著政府的大力支持和倡導(dǎo)，電池技術(shù)和行業(yè)發(fā)展會迎來重大變革。作為純電動汽車的命脈，電池單體能量密度肯定會有所提升，達到非常有競爭力的水平，屆時對電動汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和推廣的用途也是巨大的。
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