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三元鋰電池組能量密度極限是多少

來源:存能電氣  日期:2019-07-31 09:25  瀏覽量:

  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,按照現行國家補貼政策可獲得最高補貼標準的1.1倍。未來兩年規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不同的概念,一個是單體電芯的能量密度,一個是電池系統的能量密度。電芯是一個電池系統的最小單元。M個電芯組成一個模組,N個模組組成一個電池包,這是車用動力電池的基本結構。

三元鋰電池組.jpg

  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量物質中儲存能量的大小。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,單位體積內存儲的電量越多。

  能量密度高是三元鋰電池組的最大優勢,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,速度也能更快。而電壓平臺是電池能量密度的重要指標,決定著電池的基本效能和成本,電壓平臺越高,比容量越大,所以同樣體積、重量,甚至同樣安時的電池,電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續航時間更長。

  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,并且隨著電池產業的發展,三元鋰電池的價格也來到了一個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到了200Wh/kg。可以看出,三元鋰材料比磷酸鐵鋰的優勢還是很明顯的。

  業內人士表示三元鋰電池目前的單體能量密度已經接近極限,很難再有大的突破。要想進一步提升三元鋰電池組的能量密度,就需要進一步提升電池中鎳的比重。但是電池中鎳的比重提升后,由于高鎳的熱穩定性很差,電池內部的熱反應就會非常劇烈,安全問題令人擔憂。

  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接近極限,很難再有大的突破。越來越多的國內外企業和研究機構將重心集中到了固態電池上。

  依靠三元鋰電池技術路線,動力電池能量密度要做到350Wh/kg的目標,難度很大。因此行業希望依靠固態電池進一步提升電池能量密度。固態電池是一種使用固體電極和固體電解質的電池。其固態電解質不可燃、無腐蝕、不揮發、不漏液,高溫下表現良好,安全性更高。固態電池會大大降低電動車自燃的概率。

  究竟是什么限制了鋰電池的能量密度?電池背后的化學體系是主要原因難逃其咎。一般而言,鋰電池的四個部分非常關鍵:正極,負極,電解質,膈膜。正負極是發生化學反應的地方,相當于任督二脈,重要地位可見一斑。

  在電動汽車高續航剛需的推動下,能量密度潛力更高的三元鋰電池組取代曾經被廣泛采用的磷酸鐵鋰電池成為了電動汽車發展中的必經歷程。

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