鉅大LARGE | 點擊量：14995次 | 2021年05月24日
什么是電池能量密度？動力鋰電池能量密度解析
純電動汽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關于人體有多重要一般，一輛純電動汽車，或者說的更標準一點，一輛電池動力車的性能、續航里程、可靠性都取決于其電池包內的電池數量以及單節電池內的能量密度。這個公式很好理解：總電量=電池數量×單節電池能量密度。
而現代汽車的結構設計其實已經很死板了，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，當然這也是出于安全性和空間性的考慮。
所以說，電池數量已經被限制在某一個區間內，無法大幅提升。想要增強電池車性能，唯有在能量密度上做文章。
首先，什么是電池能量密度？
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
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。
有關電池能量密度，現在我們都了解了它儼然是目前電池行業，甚至是電動汽車行業向前大跨步的最明顯的突破口，但是突破它，真的是很難??！
△典型電池設計非活性物質(除引線等)的占比
據悉，電池的能量密度基本由電池的正負極決定的，但只是正負極活性材料也不能保證電池能發上電，得有很多非活性物質，比如導電輔助劑、活性粉末之間的粘結劑、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的含量，得出的能量密度與事實相差較大，誤導吃瓜群眾。其實，這部分相當重要，就拿過去十幾年的技術進步來說，電池能量密度的提升重要就是靠著活性物質占比的提升來實現的。
還有的就是以增大原來電池尺寸來達到電量擴容的效果。
我們最熟悉的例子莫過于：率先使用松下18650電池的知名電動汽車企特斯拉將換裝新款21700電池。而原因并非18650電池有任何質量問題，只是18650電池單顆容量小，普遍在2-4Ah左右，串并聯數量過多，單體失效風險概率較大，導致其在電動汽車領域的應用受到一定的限制。
而21700電池在尺寸上相比18650電池（直徑18mm，長度65mm）更大，達到了直徑21mm，長度70mm。假如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行計算，可知：30支21700的體積是40支18650體積的1.1倍，質量則為0.97倍。
在同等能量下，所需電池的數量可減少約1/3，電池包內部金屬連接件數量減少，從而進一步降低電池包的重量，整車的能量密度將得到部分提升，達到接近300kw/kg。
以下三點尤為引人注意：
1.到2020年，鋰離子動力鋰電池單體比能量大于300Wh/kg；系統比能量爭取達到260Wh/kg；成本小于1元/瓦時；使用環境達-30℃到55℃；具備3C充電能力。
2.到2025年，單體比能量達500Wh/kg。
3.力爭實現單體電池350Wh/kg、系統260Wh/kg的鋰離子電池產品產業化和整車應用。
比亞迪：目前，比亞迪磷酸鐵鋰離子電池的單體能量密度為150Wh，而接下來比亞迪計劃將能量密度繼續提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰離子電池，比亞迪也在同步開發三元鋰離子電池，而假如將三元鋰離子電池的技術結合到磷酸鐵鋰離子電池上，對原有用石墨作為負極材料的做法進行一些調整，那么在2020年左右，比亞迪計劃將磷酸鐵鋰離子電池的單體能量密度提升到200Wh。
另外，在跟進的三元電池方面，比亞迪的三元電池已經具備量產條件，目前能量密度也達到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標是2018年電池比能量達到240Wh/kg，2020年達到300Wh/kg。
沃特瑪：生產的32650圓柱型動力磷酸鐵鋰離子電池，單體能量密度已經達到145Wh/kg，下一步目標是實現160Wh/kg；三元電池目前能量密度為200Wh/kg，預計到2020年達到300Wh/kg的水平。
國能電池：早在2013年，國能磷酸鐵鋰和三元電池單體能量密度就達到了160Wh/kg和200Wh/kg。預計2017年年底，磷酸鐵鋰離子電池單體能量密度將達到180Wh/kg、PACK達到134Wh/kg，三元電池能量密度將突破240Wh/kg。
捷威動力：在能量密度方面，公司目前已經量產的三元軟包電池單體比能量達210WH/Kg。在提高電池安全性的基礎上，預計2020年公司軟包電池單體能量密度可達300WH/Kg，Pack成組后可達220WH/Kg；鈦酸鋰離子電池單體能量密度達到110WH/Kg以上。
智慧能源：公司量產的動力鋰電池單體能量密度可達220Wh/Kg，PACK成組后能量密度達到140Wh/Kg。同時，公司BMS系統可做到5級防護，電池包采用輕量化材料，并進行了結構優化。
比克電池：2016年，比克三元材料動力鋰電池行業占比30%以上，位列第一。目前比克單體電芯能量密度近220Wh/kg，后續還將進一步提升至300Wh/kg。
卡耐新能源：卡耐新能源已經可以批量供應能量密度220Wh/kg電芯，系統比能量大于130Wh/kg電芯，同時工藝和技術層面已經分別實現250Wh/kg、技術300Wh/kg產品儲備。
可以預見，隨著政府的大力支持和倡導，電池技術和行業發展會迎來重大變革。作為純電動汽車的命脈，電池單體能量密度肯定會有所提升，達到非常有競爭力的水平，屆時對電動汽車產業的發展和推廣的用途也是巨大的。
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