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：次

　　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(yuǎn)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(xiàn)行國家補(bǔ)貼政策可獲得最高補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)的1．1倍。未來兩年規(guī)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(tǒng)的能量密度。電芯是一個電池系統(tǒng)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(jié)構(gòu)。

　　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(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。

　　能量密度高是三元鋰電池組的最大優(yōu)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(yuǎn)，速度也能更快。而電壓平臺是電池能量密度的重要指標(biāo)，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(xù)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(xiàn)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(chǎn)業(yè)的發(fā)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(dá)到了200Wh/kg。可以看出，三元鋰材料比磷酸鐵鋰的優(yōu)勢還是很明顯的。

　　業(yè)內(nèi)人士表示三元鋰電池目前的單體能量密度已經(jīng)接近極限，很難再有大的突破。要想進(jìn)一步提升三元鋰電池組的能量密度，就需要進(jìn)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(wěn)定性很差，電池內(nèi)部的熱反應(yīng)就會非常劇烈，安全問題令人擔(dān)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(jīng)接近極限，很難再有大的突破。越來越多的國內(nèi)外企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)將重心集中到了固態(tài)電池上。

　　依靠三元鋰電池技術(shù)路線，動力電池能量密度要做到350Wh/kg的目標(biāo)，難度很大。因此行業(yè)希望依靠固態(tài)電池進(jìn)一步提升電池能量密度。固態(tài)電池是一種使用固體電極和固體電解質(zhì)的電池。其固態(tài)電解質(zhì)不可燃、無腐蝕、不揮發(fā)、不漏液，高溫下表現(xiàn)良好，安全性更高。固態(tài)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(xué)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(guān)鍵：正極，負(fù)極，電解質(zhì)，膈膜。正負(fù)極是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的地方，相當(dāng)于任督二脈，重要地位可見一斑。

　　在電動汽車高續(xù)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(jīng)被廣泛采用的磷酸鐵鋰電池成為了電動汽車發(fā)展中的必經(jīng)歷程。