鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2583次 | 2021年05月24日
三元電池能量密度極限在哪里
三元鋰離子電池能量密度極限在哪里?目前,比亞迪磷酸鐵鋰離子電池的單體能量密度為150Wh,在能量密度方面,目前已經(jīng)量產(chǎn)的三元軟包鋰離子電池單體比能量達(dá)210WH/Kg。在提高電池安全性的基礎(chǔ)上,預(yù)計(jì)2020年軟包電池單體能量密度可達(dá)300WH/Kg。
三元鋰離子電池能量密度極限在哪里?
能量密度(Energydensity)是指在單位一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲(chǔ)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。電池的能量密度一般分重量能量密度和體積能量密度兩個(gè)維度。電池的能量密度越大,單位體積、或重量?jī)?nèi)存儲(chǔ)的電量越多。
目前純電動(dòng)汽車的發(fā)展一直受到電池能量密度低的桎梏。電池能量密度沒有大的突破,純電動(dòng)汽車的續(xù)航里程就無法大幅提高,純電動(dòng)汽車的發(fā)展將智能依賴于政策支持,缺乏市場(chǎng)動(dòng)力。業(yè)內(nèi)人士表示三元鋰離子電池目前的單體能量密度已經(jīng)接近極限,很難再有大的突破。要想進(jìn)一步提升三元鋰離子電池的能量密度,就要進(jìn)一步提升電池中鎳的比重。
現(xiàn)有的鋰離子電池負(fù)極材料多以石墨為主,石墨的理論克容量372mAh/g。正極材料磷酸鐵鋰?yán)碚摽巳萘恐挥?60mAh/g,而三元材料鎳鈷錳(NCM)約為200mAh/g。
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%
三元鋰離子電池的能量密度分析
能量密度高是三元鋰離子電池的最大優(yōu)勢(shì),所以同樣重量的電池組電池容量更大,車子跑的距離也就更遠(yuǎn),速度也能更快。而電壓平臺(tái)是電池能量密度的重要指標(biāo),決定著電池的基本效能和成本,電壓平臺(tái)越高,比容量越大,所以同樣體積、重量,甚至同樣安時(shí)的電池,電壓平臺(tái)比較高的三元材料鋰離子電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。
三元鋰離子動(dòng)力鋰電池目前已經(jīng)看到能量密度的“天花板”了,高鎳材料、碳硅負(fù)極的鋰離子電池單體能量密度最高應(yīng)該在300Wh/kg左右,正負(fù)不超過20Wh/kg。目前,我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)上的純電動(dòng)汽車所搭載的動(dòng)力鋰電池,大多數(shù)為三元鋰離子電池材料和磷酸鐵鋰材料電池。
提高動(dòng)力三元鋰離子電池比能量的技術(shù)途徑
一、工藝進(jìn)步,但如今電池工藝設(shè)計(jì)已相對(duì)成熟,提高電池比能量的空間不大;
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備
二、材料性能的提升,受制于自身物化性能,以磷酸鐵鋰和三元鋰為正極、碳材料為負(fù)極的鋰離子動(dòng)力鋰電池在能量密度上很難有大的突破;
三、新材料、新體系,即開發(fā)高比能新材料、發(fā)展動(dòng)力三元鋰離子電池新體系是未來動(dòng)力鋰電池比能量大幅度提升的重要途徑。
與磷酸鐵鋰離子電池相比,特斯拉使用的三元鋰離子電池在重量能量密度上要高出許多,約為200Wh/kg,這也就意味著同樣重量的三元鋰離子電池比磷酸鐵鋰離子電池的續(xù)航里程更長(zhǎng)。
磷酸鐵鋰離子電池單體能量密度通常在90Wh/kg-120Wh/kg之間,而三元鋰離子電池單體能量密度可以達(dá)到200Wh/kg左右,可見三元鋰離子電池的能量密度優(yōu)勢(shì)較為明確。