什么限制了电池的能量密度？

什么限制了电池的能量密度

究竟是什么限制了锂离子电池的能量密度？电池背后的化学体系是重要原因难逃其咎。

一般而言，锂离子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。

我们都了解以三元锂为正极的电池包系统能量密度要高于以磷酸铁锂为正极的电池包系统。这是为何呢？

现有的锂离子电池负极材料多以石墨为主，石墨的理论克容量372mAh/g。正极材料磷酸铁锂理论克容量只有160mAh/g，而三元材料镍钴锰（NCM）约为200mAh/g。

根据木桶理论，水位的高低决定于木桶最短处，锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料。

磷酸铁锂的电压平台是3.2V，三元的这一指标则是3.7V，两相比较，能量密度高下立分：16%的差额。

当然，除了化学体系，生产工艺水平如压实密度、箔材厚度等，也会影响能量密度。一般来说，压实密度越大，在有限空间内，电池的容量就越高，所以主材的压实密度也被看做电池能量密度的参考指标之一。

假如你能坚持每行读下来一直读到这里。恭喜，你对电池的理解已经上了一次。

如何提高能量密度

新材料体系的采用、锂离子电池结构的精调、制造能力的提升是研发工程师长袖善舞的三块舞台。下面，我们会从单体和系统两个维度进行讲解。

1.增大电池尺寸

电池厂家可以通过增大原来电池尺寸来达到电量扩容的效果。我们最熟悉的例子莫过于：率先使用松下18650电池的知名电动汽车企特斯拉将换装新款21700电池。

但是电芯变胖或者长个只是治标，并不治本。釜底抽薪的办法，是从构成电池单元的正负极材料以及电解液成分中，找到提高能量密度的关键技术。

2.化学体系变革

前面提到，电池的能量密度受制于由电池的正负极。由于目前负极材料的能量密度远大于正极，所以提高能量密度就要不断升级正极材料。