鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:21880次 | 2019年09月16日
三元鋰電池組能量密度極限是多少
三元鋰電池組能量密度極限是多少?眾所皆知,磷酸鐵鋰電池的能量密度遠(yuǎn)不及三元鋰電池組。三元鋰電池方面,目前單體能量密度200wh/kg,包體160wh/kg,按照現(xiàn)行國(guó)家補(bǔ)貼政策可獲得最高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的1.1倍。未來兩年規(guī)劃單體能量密度提升至260wh/kg以上,包體提升至200wh/kg。
電池的能量密度常常指向兩個(gè)不同的概念,一個(gè)是單體電芯的能量密度,一個(gè)是電池系統(tǒng)的能量密度。電芯是一個(gè)電池系統(tǒng)的最小單元。M個(gè)電芯組成一個(gè)模組,N個(gè)模組組成一個(gè)電池包,這是車用動(dòng)力電池的基本結(jié)構(gòu)。
三元鋰電池組能量密度分析
能量密度(Energydensity)是指在一定的空間或質(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。電池能量密度=電池容量×放電平臺(tái)/電池厚度/電池寬度/電池長(zhǎng)度,基本單位為Wh/kg(瓦時(shí)/千克)。電池的能量密度越大,單位體積內(nèi)存儲(chǔ)的電量越多。
能量密度高是三元鋰電池組的最大優(yōu)勢(shì),所以同樣重量的鋰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電池續(xù)航時(shí)間更長(zhǎng)。
三元鋰電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池。相比磷酸鐵鋰電池,三元鋰電池組的綜合表現(xiàn)更為平均,能量密度較高,體積比能量也更高,并且隨著電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,三元鋰電池的價(jià)格也來到了一個(gè)廠家能夠接受的范圍。
比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh/kg,比亞迪三元鋰電池能量密度則達(dá)到了200Wh/kg。可以看出,三元鋰材料比磷酸鐵鋰的優(yōu)勢(shì)還是很明顯的。
業(yè)內(nèi)人士表示三元鋰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)一步提升三元鋰電池組的能量密度,就需要進(jìn)一步提升電池中鎳的比重。但是電池中鎳的比重提升后,由于高鎳的熱穩(wěn)定性很差,電池內(nèi)部的熱反應(yīng)就會(huì)非常劇烈,安全問題令人擔(dān)憂。
三元鋰電池組能量密度接近極限
三元鋰電池組目前的單體能量密度已經(jīng)接近極限,很難再有大的突破。越來越多的國(guó)內(nèi)外企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)將重心集中到了固態(tài)電池上。
依靠三元鋰電池技術(shù)路線,動(dòng)力電池能量密度要做到350Wh/kg的目標(biāo),難度很大。因此行業(yè)希望依靠固態(tài)電池進(jìn)一步提升電池能量密度。固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。其固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液,高溫下表現(xiàn)良好,安全性更高。固態(tài)電池會(huì)大大降低電動(dòng)車自燃的概率。
究竟是什么限制了鋰電池的能量密度?電池背后的化學(xué)體系是主要原因難逃其咎。一般而言,鋰電池的四個(gè)部分非常關(guān)鍵:正極,負(fù)極,電解質(zhì),膈膜。正負(fù)極是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的地方,相當(dāng)于任督二脈,重要地位可見一斑。
在電動(dòng)汽車高續(xù)航剛需的推動(dòng)下,能量密度潛力更高的三元鋰電池組取代曾經(jīng)被廣泛采用的磷酸鐵鋰電池成為了電動(dòng)汽車發(fā)展中的必經(jīng)歷程。