純電動車電池的能量密度高低有多重要?

這似乎就像在討論心臟的跳動對于人體有多重要一般，一輛純電動車，或者說的更標(biāo)準(zhǔn)一點，一輛電池動力車的性能、續(xù)航里程、可靠性都取決于其電池包內(nèi)的電池數(shù)量以及單節(jié)電池內(nèi)的能量密度。這個公式很好理解：總電量=電池數(shù)量×單節(jié)電池能量密度。

而現(xiàn)代汽車的結(jié)構(gòu)設(shè)計其實已經(jīng)很死板了，留給電池組的空間也就那么一點，大部分車型都集中在坐艙地板下方，當(dāng)然這也是出于安全性和空間性的考慮。

所以說，電池數(shù)量已經(jīng)被限制在某一個區(qū)間內(nèi)，無法大幅提升。想要增強(qiáng)電池車性能，唯有在能量密度上做文章。

首先，什么是電池能量密度?

能量密度(Energydensity)是指在一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小。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/電池厚度/電池寬度/電池長度，基本單位為Wh/kg(瓦時/千克)。

電池的能量密度越大，單位體積內(nèi)存儲的電量越多。

△圓柱形鋰電池結(jié)構(gòu)圖

關(guān)于電池能量密度，現(xiàn)在我們都知道了它儼然是目前電池行業(yè)，甚至是電動汽車行業(yè)向前大跨步的最明顯的突破口，但是突破它，真的是很難啊!

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△典型電池設(shè)計非活性物質(zhì)(除引線等)的占比

據(jù)悉，電池的能量密度基本由電池的正負(fù)極決定的，但只是正負(fù)極活性材料也不能保證電池能發(fā)上電，得有很多非活性物質(zhì)，比如導(dǎo)電輔助劑、活性粉末之間的粘結(jié)劑、隔離膜、陰陽極的箔材、絕緣固定的膠紙、鋁塑膜殼或者鋼鋁殼等等。

我們中大部分人總是有意無意的忽略這部分物質(zhì)的含量，得出的能量密度與事實相差較大，誤導(dǎo)吃瓜群眾。其實，這部分相當(dāng)重要，就拿過去十幾年的技術(shù)進(jìn)步來說，電池能量密度的提升主要就是靠著活性物質(zhì)占比的提升來實現(xiàn)的。

△能量密度的變化與預(yù)測

還有的就是以增大原來電池尺寸來達(dá)到電量擴(kuò)容的效果。

我們最熟悉的例子莫過于：率先使用松下18650電池的知名電動車企特斯拉將換裝新款21700電池。而原因并非18650電池有任何質(zhì)量問題，只是18650電池單顆容量小，普遍在2-4Ah左右，串并聯(lián)數(shù)量過多，單體失效風(fēng)險概率較大，導(dǎo)致其在電動汽車領(lǐng)域的應(yīng)用受到一定的限制。

而21700電池在尺寸上相比18650電池(直徑18mm，長度65mm)更大，達(dá)到了直徑21mm，長度70mm。如果想再形象一點來考慮這個問題，我們不妨來看看來自HitechEnergy的計算，僅考慮單體的密集堆積進(jìn)行計算，可知：30支21700的體積是40支18650體積的1.1倍，質(zhì)量則為0.97倍。

在同等能量下，所需電池的數(shù)量可減少約1/3，電池包內(nèi)部金屬連接件數(shù)量減少，從而進(jìn)一步降低電池包的重量，整車的能量密度將得到部分提升，達(dá)到接近300kw/kg。

以下三點尤為引人注意：

1.到2020年，鋰離子動力電池單體比能量大于300Wh/kg;系統(tǒng)比能量爭取達(dá)到260Wh/kg;成本小于1元/瓦時;使用環(huán)境達(dá)-30℃到55℃;具備3C充電能力。

2.到2025年，單體比能量達(dá)500Wh/kg。

3.力爭實現(xiàn)單體電池350Wh/kg、系統(tǒng)260Wh/kg的鋰離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車應(yīng)用。

可以預(yù)見，隨著政府的大力支持和倡導(dǎo)，電池技術(shù)和行業(yè)發(fā)展會迎來重大變革。作為純電動車的命脈，電池單體能量密度肯定會有所提升，達(dá)到非常有競爭力的水平，屆時對電動車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和推廣的作用也是巨大的。