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三元锂电池组能量密度极限是多少

钜大LARGE  |  点击量:9270次  |  2019年09月16日  

摘要
三元锂电池组能量密度极限是多少?众所皆知,磷酸铁锂电池的能量密度远不及三元锂电池组。三元锂电池方面,目前单体能量密度200wh/kg,包体160wh/kg,按照现行国家补贴政策。

三元锂电池组能量密度极限是多少?众所皆知,磷酸铁锂电池的能量密度远不及三元锂电池组。三元锂电池方面,目前单体能量密度200wh/kg,包体160wh/kg,按照现行国家补贴政策可获得最高补贴标准的1.1倍。未来两年规划单体能量密度提升至260wh/kg以上,包体提升至200wh/kg。


电池的能量密度常常指向两个不同的概念,一个是单体电芯的能量密度,一个是电池系统的能量密度。电芯是一个电池系统的最小单元。M个电芯组成一个模组,N个模组组成一个电池包,这是车用动力电池的基本结构。


三元锂电池组能量密度分析


能量密度(Energydensity)是指在一定的空间或质量物质中储量的大小。电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。电池能量密度=电池容量×放电平台/电池厚度/电池宽度/电池长度,基本单位为Wh/kg(瓦时/千克)。电池的能量密度越大,单位体积内存储的电量越多。


能量密度高是三元锂电池组的最大优势,所以同样重量的锂电池组电池容量更大,车子跑的距离也就更远,速度也能更快。而电压平台是电池能量密度的重要指标,决定着电池的基本效能和成本,电压平台越高,比容量越大,所以同样体积、重量,甚至同样安时的电池,电压平台比较高的三元材料锂电池续航时间更长。


三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂三元正极材料的锂电池。相比磷酸铁锂电池,三元锂电池组的综合表现更为平均,能量密度较高,体积比能量也更高,并且随着电池产业的发展,三元锂电池的价格也来到了一个厂家能够接受的范围。


比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150Wh/kg,比亚迪三元锂电池能量密度则达到了200Wh/kg。可以看出,三元锂材料比磷酸铁锂的优势还是很明显的。


业内人士表示三元锂电池目前的单体能量密度已经接近极限,很难再有大的突破。要想进一步提升三元锂电池组的能量密度,就需要进一步提升电池中镍的比重。但是电池中镍的比重提升后,由于高镍的热稳定性很差,电池内部的热反应就会非常剧烈,安全问题令人担忧。


三元锂电池组能量密度接近极限


三元锂电池组目前的单体能量密度已经接近极限,很难再有大的突破。越来越多的国内外企业和研究机构将重心集中到了固态电池上。


依靠三元锂电池技术路线,动力电池能量密度要做到350Wh/kg的目标,难度很大。因此行业希望依靠固态电池进一步提升电池能量密度。固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。其固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不漏液,高温下表现良好,安全性更高。固态电池会大大降低电动车自燃的概率。


究竟是什么限制了锂电池的能量密度?电池背后的化学体系是主要原因难逃其咎。一般而言,锂电池的四个部分非常关键:正极,负极,电解质,膈膜。正负极是发生化学反应的地方,相当于任督二脉,重要地位可见一斑。


在电动汽车高续航刚需的推动下,能量密度潜力更高的三元锂电池组取代曾经被广泛采用的磷酸铁锂电池成为了电动汽车发展中的必经历程。


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