钜大LARGE | 点击量：1943次 | 2021年04月07日
如何才能提高电池的能量密度？
如何提高能量密度呢？
新材料体系的采用、锂离子电池结构的精调、制造能力的提升是研发工程师长袖善舞的三块舞台。下面，我们会从单体和系统两个维度进行讲解。单体能量密度，重要依靠化学体系的突破
01、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电池的知名电动汽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。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
02、化学体系变革
前面提到，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。
高镍正极
三元材料通指镍钴锰酸锂氧化物大家族，我们可以通过改变镍、钴、锰这三种元素的比例来改变电池的性能。
镍的占比越来越高，钴的占比越来越低。镍的含量越高，意味着电芯的比容量就越高。另外，由于钴资源稀缺，提高镍的比例，将降低的降低钴的使用量。
硅碳负极
硅基负极材料的比容量可以达到4200mAh/g，远高于石墨负极理论比容量的372mAh/g，因此成为石墨负极的有力替代者。
目前，用硅碳复合材料来提升电池能量密度的方式，已是业界公认的锂离子电池负极材料发展方向之一。特斯拉公布的Model3就采用了硅碳负极。
在未来，假如想要百尺竿头更进一步突破单体电芯350Wh/kg的关口，业内同行们可能要着眼于锂金属负极型的电池体系，不过这也意味着整个电池制作工艺的更迭与精进。
03、系统能量密度：提升电池包的成组效率
电池包的成组考验的是电池攻城狮们对单体电芯和模组排兵布阵的能力，要以安全性为前提，最大程度地利用每一寸空间。
电池包的瘦身重要有以下几种方式。
优化排布结构
从外形尺寸方面，可以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
拓扑优化
我们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。通过该技术，可以实现拓扑优化和形貌优化最终帮助实现电池箱体轻量化。
选材
我们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法逐步转变为铝型材的方法，减重量约40%，轻量化效果明显。
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。
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