鉅大LARGE | 點擊量：849次 | 2022年07月11日
全面認識動力鋰電池"能量密度"
隨著新能源汽車的普及，電動汽車的續(xù)航問題變得越來越突出。誰的續(xù)航里程更高，誰就更能獲得消費者的認可。而電動汽車的續(xù)航里程，和一個重要的電池參數有關：能量密度。一般來說，動力鋰電池的能量密度越高，電動汽車的續(xù)航里程就越長。那么，到底什么是動力鋰電池的能量密度呢？
電池的能量密度指的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)。在弄清楚動力鋰電池的能量密度之前，有必要弄清楚動力鋰電池的構成。
動力鋰電池重要包括電芯（Cell）、模組（Module）、電池包（Pack）等。電芯（Cell）是一個電池系統(tǒng)的最小單元，M個電芯組成一個模組（Module）,N個模組組成一個電池包（Pack）。它們之間通過各種控制器、電氣裝置連接，共同構成了電動汽車的電池動力系統(tǒng)。
電芯重要由正極、負極、隔膜、電解質等組成。電動汽車用鋰電池按照正極材料分為錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池、鎳鈷鋰電池和鎳鈷錳鋰電池等。
人們常說的"鐵電池"，指的就是磷酸鐵鋰電池，這種電池用磷酸鐵鋰作為正極材料；人們常說的三元鋰電池，就是正極材料使用鎳鈷錳酸鋰或鎳鈷鋁酸鋰的電池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
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%
電芯不能直接使用，只有加上保護電路和保護殼，再把它們組合起來，形成模組，才能直接使用。多數情況下，單個模組無法為汽車的長距離續(xù)航供應足夠的電量，因此要把多個模組組合起來，加上單體電池監(jiān)控和管理裝置，從而形成動力鋰電池組。
由此，動力鋰電池的能力密度有了兩種衡量方法：電池單體能量密度（電芯）和電池系統(tǒng)能量密度（整個動力鋰電池系統(tǒng)）。
電池單體能量密度指的是電芯級別的能量密度。譬如，《我國制造2025》曾公布這樣的發(fā)展規(guī)劃：2020年，電池能量密度達到300Wh/kg；2025年，電池能量密度達到400Wh/kg；2030年，電池能量密度達到500Wh/kg，這里指的就是單個電芯級別的能量密度。
所謂電池系統(tǒng)能量密度，是指單體組合完成后的整個電池系統(tǒng)的電量比整個電池系統(tǒng)的重量或體積。因為電池系統(tǒng)內部包含電池管理系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)、高低壓回路等占據了電池系統(tǒng)的部分重量和內部空間，因此電池系統(tǒng)的能量密度都比單體能量密度低。
以電池生產商國軒高科為例，其宣布旗下量產的磷酸鐵鋰電池單體能量密度已經達到了190Wh/kg，并有望達到200Wh/kg，和之相對應的系統(tǒng)能量密度僅為160Wh/kg；其目前實驗階段的811軟包鋰電池單體能量密度最高已突破300Wh/kg，但相對應的系統(tǒng)能量密度則僅為200Wh/kg。
電池能量密度的高低，往往直接決定了電動汽車的續(xù)航里程。那么，怎么樣才能提高動力鋰電池的能量密度呢？重要包括兩個方向。
一、提高單體電芯能量密度：
就單顆電芯而言，電池正負極材料、生產工藝等都會影響能量密度，因此就要采用更合理的正負極材料，以及更好的生產工藝。譬如三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池，其能量密度之所以差異較大，就是因為采用了不同的正極材料。一般認為，磷酸鐵鋰電池單體能量密度提升的空間有限，而三元鋰電池還有更多的提升空間，這也是很多汽車品牌選擇搭載三元鋰電池的重要原因。
二、提高電池系統(tǒng)能量密度：
電池系統(tǒng)能量密度是電動汽車十分重要的性能參數。在電池單體能量密度已經確定的情況下，如何優(yōu)化電池系統(tǒng)的空間和布局，對電池動力系統(tǒng)甚至整車進行輕量化設計等，就成了很多汽車品牌研究的方向。譬如弗迪品牌剛剛公布的"刀片電池"，其本質上的提升在于減少結構件，優(yōu)化空間利用率。而三元鋰電池的生產廠商也在這個領域繼續(xù)投入和探索。
就整個行業(yè)而言，無論是磷酸鐵鋰電池，還是三元鋰電池，通過優(yōu)化空間利用率、改善材料從而帶來續(xù)航里程上的提升，其效果還是非?？捎^的。
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