锂电池能量密度现状,如何提高锂电能量密度
来源：存能电气 日期：2019-07-26 10:03 浏览量：次
锂电池能量密度现状，如何提高锂电能量密度？锂电池能量密度似乎就像心脏的跳动对于人体有多重要一般，一辆纯电动车，或者说的更标准一点，一辆电池动力车的性能、续航里程、可靠性都取决于其电池内的电池数量以及单节电池内的能量密度。容量不够，单价再低、循环再好、安全性再高，做出来的锂电池也可能无人问津。那么如何才能提高锂电池的能量密度呢？
什么是电池能量密度？
能量密度是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。电池能量密度=电池容量×放电平台/电池厚度/电池宽度/电池长度，基本单位为Wh/kg(瓦时/千克)。
电池的能量密度越大，单位体积内存储的电量越多。
锂电池能量密度现状
●比亚迪：目前，比亚迪磷酸铁锂电池的单体能量密度为150Wh，而接下来比亚迪计划将能量密度继续提升到160Wh。除了磷酸铁锂电池，比亚迪也在同步开发三元锂电池，而如果将三元锂电池的技术结合到磷酸铁锂电池上，对原有用石墨作为负极材料的做法进行一些调整，那么在2020年左右，比亚迪计划将磷酸铁锂电池的单体能量密度提升到200Wh。
另外，在跟进的三元电池方面，比亚迪的三元电池已经具备量产条件，目前能量密度也达到了200Wh/kg。比亚迪三元电池的目标是2018年电池比能量达到240Wh/kg，2020年达到300Wh/kg。
●沃特玛：生产的32650圆柱型动力磷酸铁锂电池，单体能量密度已经达到145Wh/kg，下一步目标是实现160Wh/kg；三元电池目前能量密度为200Wh/kg，预计到2020年达到300Wh/kg的水平。
●国能电池：早在2013年，国能磷酸铁锂电池和三元锂电池单体能量密度就达到了160Wh/kg和200Wh/kg。预计2017年年底，磷酸铁锂电池单体能量密度将达到180Wh/kg、PACK达到134Wh/kg，三元电池能量密度将突破240Wh/kg。
●捷威动力：在能量密度方面，公司目前已经量产的三元软包电池单体比能量达210WH/Kg。在提高电池安全性的基础上，预计2020年公司软包电池单体能量密度可达300WH/Kg，Pack成组后可达220WH/Kg；钛酸锂电池单体能量密度达到110WH/Kg以上。
●智慧能源：公司量产的动力电池单体能量密度可达220Wh/Kg，PACK成组后能量密度达到140Wh/Kg。同时，公司BMS系统可做到5级防护，锂电池采用轻量化材料，并进行了结构优化。
●比克电池：2016年，比克三元材料动力电池行业占比30%以上，位列第一。目前比克单体电芯能量密度近220Wh/kg，后续还将进一步提升至300Wh/kg。
●卡耐新能源：卡耐新能源已经可以批量供应能量密度220Wh/kg电芯，系统比能量大于130Wh/kg电芯，同时工艺和技术层面已经分别实现250Wh/kg、技术300Wh/kg产品储备。
如何提高能量密度
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，锂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。
3、系统能量密度
提升锂电池的成组效率，需要以安全性为前提，最大程度地利用每一寸空间。电池包的“瘦身”主要有以下几种方式。
①优化排布结构。从外形尺寸方面优化系统内部的布置，让电池包内部零部件排布更加紧凑高效。
②拓扑优化。可以通过仿真计算在确保刚强度及结构可靠性的前提下实现减重设计，实现拓扑优化和形貌优化最终帮助实现电池箱体轻量化。
③选材。可以选择低密度材料，如电池包上盖已经从传统的钣金上盖逐步转变为复合材料上盖，可以减重约35%。针对电池包下箱体，已经从传统的钣金方案逐步转变为铝型材的方案，减重量约40%，轻量化效果明显。
④整车一体化设计。整车一体化设计与整车结构设计通盘考虑，尽可能共享、共用结构件，例如防碰撞设计，实现极致的轻量化。
新能源汽车的续航主要取决于可用电量和整车能耗。在相同能耗不变，电池锂体积和重量不变都受到严格限制的情况下，新能源汽车的单次最大行驶里程主要取决于电池的能量密度。总的来说影响动力锂电池性能的不仅仅是能量密度一个指标，还有比功率密度、安全性、一致性和循环寿命等多种因素，在众多指标和成本之间找到平衡点才是王道，单一提升莫个单项并不是发展之道。
