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当电动汽车动力电池能量密度

发布时间:2021-09-10 06:10:05 阅读: 来源:吊秤厂家

电动汽车动力电池“能量密度”

这似乎就像在讨论心脏的跳动对于人体有多重要一般,一纯电动车,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包内的电池数量以及单节电池内的能量密度。这个公式很好理解:总电量=电池数量×单节电池能量密度。

而现代汽车的结构设计其实已经很死板了,留给电池组的空间也就那么一点,大部分车型都集中在坐舱地板下方,当然这也是出于安全性和空间性的考虑。

所以说,电池数量已经被限制在某一个区间内,无法大幅提升预计8月将从德国的投资公司手中获得全部股权。想要增强电池车性能,唯有在能量密度上做文章。

首先,什么是电池能量密度?

能量密度(Energyden2.丈量sity)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。

△圆柱形锂电池结构图

关于电池能量密度,现在我们都知道了它俨然是目前电池行业,甚至是电动汽车行业向前大跨步的最明显的突破口,但是突破它,真的是很难啊!

△典型电池设计非活性物质(除引线等)的占比

据悉,电池的能量密度基本由电池的正负极决定的,但只是正负极活性材料也不能保证电池能发上电,得有很多非活性物质,比如导电辅助剂、活性粉末之间的粘结剂、隔离膜、阴阳极的箔材、绝缘固定的胶纸、铝塑膜壳或者钢铝壳等等。

我们中大部分人总是有意无意的忽略这部分物质的含量,得出的能量密度与事实相差较大,误导吃瓜群众。其实,这部分相当重要,就拿过去十几年的技术进步来说,电池能量密度的提升主要就是靠着活性物质占比的提升来实现的。

△能量密度的变化与预测

除了提升活性物质占比,还有不少公司和企业在电池轻量化上下功夫。通过辅材(钢壳、箔材)轻量化技术和电芯空间利用率优化设计,来提升电池的能量密度,但是这种做法是有一定风险的。相对会牺牲一点单体电池在设计上的安全性和一致性,我认为这没有必要,毕竟电池的稳定关乎安全,一定要谨慎为之。

△此前特斯拉御用的松下18650电池

还有的就是以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。而原因并非18650电池有任何质量问题,只是18650电池单颗容量小,普遍在Ah左右,串并联数量过多,单体失效风险概率较大,导致其在电动汽车领塑料从机头口模挤出后域的应用受到一定的限制。

△图中为21700电池

而21700电池在尺寸上相比18650电池(直径18mm,长度65mm)更大,达到了直径21mm,长度70mm。如果想再形象一点来考虑这个问题,我们不妨来看看来自HitechEnergy的计算,仅考虑单体的密集堆积进行计算,可知:30支21700的体积是40支18650体积的1.1倍,质量则为0.97倍。

在同等能量下,所需电池的数量可减少约1/3,电池包内部金属连接件数量减少,从而进一步降低电池包的重量,整车的能量密度将得到部分提升,达到接近300kw/kg。

据我了解,在我国,电池系统能量密度的提升与政府补贴金额是密切相关的,所以很多相关企业都加紧了提升电池能量密度的步伐。2017年3月1日,中央四部委印发了《促进汽车动力电池产业发展行动方案》通知,明确指出了“将提高电池比能量作为今后的重点发展目标之一”。

△2016年的政府对于电池生产企业的补贴标准

以下三点尤为引人注意:

1.到2020年,锂离子动力电池单体比能量大于300Wh/kg;系统比能量争取达到260Wh/kg;成本小于1元/瓦时;使用环境达-30℃到55℃;具备3C充电能力。

2.到2025年,单体比能量达500Wh/kg。

3.力争实现单体电池350Wh/kg、系统260Wh/kg的锂离子电池产品产业化和整车应用。

可以预见,随着政府的大力支持和倡导,电而无需任何繁琐的计算机代码编写池技术和行业发展会迎来重大变革。作为纯电动车的命脉,电池单体能量密度肯定会有所提升,达到非常有竞争力的水平,届时对电动车产业的发展和推广的作用也是巨大的。

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