限制锂离子电池能量密度的因素是什么？

能量密度有什么小秘密呢?

什么是能量密度?

能量密度(Energydensity)是指在单位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。电池的能量密度一般分重量能量密度和体积能量密度两个维度。

电池重量能量密度=电池容量×放电平台/重量，基本单位为Wh/kg(瓦时/千克)。

电池体积能量密度=电池容量×放电平台/体积，基本单位为Wh/L(瓦时/升)。

电池的能量密度越大，单位体积、或重量内存储的电量越多。

什么限制了电池的能量密度?

究竟是什么限制了锂离子电池的能量密度?电池背后的化学体系是重要原因难逃其咎。

一般而言，锂离子电池的四个部分非常关键：正极，负极，电解质，膈膜。正负极是发生化学反应的地方，相当于任督二脉，重要地位可见一斑。

我们都了解以三元锂为正极的电池包系统能量密度要高于以磷酸铁锂为正极的电池包系统。这是为何呢?

现有的锂离子电池负极材料多以石墨为主，石墨的理论克容量372mAh/g。正极材料磷酸铁锂理论克容量只有160mAh/g，而三元材料镍钴锰(NCM)约为200mAh/g。

根据木桶理论，水位的高低决定于木桶最短处，锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料。

磷酸铁锂的电压平台是3.2V，三元的这一指标则是3.7V，两相比较，能量密度高下立分：16%的差额。