钜大LARGE | 点击量：216次 | 2024年01月09日
什么是电池能量密度？动力锂离子电池能量密度解析
纯电动汽车电池的能量密度高低有多重要？
这似乎就像在讨论心脏的跳动关于人体有多重要一般，一辆纯电动汽车，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。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？
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%
能量密度（Energydensity）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。
有关电池能量密度，现在我们都了解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重要就是靠着活性物质占比的提升来实现的。
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电池的知名电动汽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2-4Ah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域的应用受到一定的限制。
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。假如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。
以下三点尤为引人注意：
1.到2020年，锂离子动力锂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。
比亚迪：目前，比亚迪磷酸铁锂离子电池的单体能量密度为150Wh，而接下来比亚迪计划将能量密度继续提升到160Wh。除了磷酸铁锂离子电池，比亚迪也在同步开发三元锂离子电池，而假如将三元锂离子电池的技术结合到磷酸铁锂离子电池上，对原有用石墨作为负极材料的做法进行一些调整，那么在2020年左右，比亚迪计划将磷酸铁锂离子电池的单体能量密度提升到200Wh。
另外，在跟进的三元电池方面，比亚迪的三元电池已经具备量产条件，目前能量密度也达到了200Wh/kg。比亚迪三元电池的目标是2018年电池比能量达到240Wh/kg，2020年达到300Wh/kg。
沃特玛：生产的32650圆柱型动力磷酸铁锂离子电池，单体能量密度已经达到145Wh/kg，下一步目标是实现160Wh/kg；三元电池目前能量密度为200Wh/kg，预计到2020年达到300Wh/kg的水平。
国能电池：早在2013年，国能磷酸铁锂和三元电池单体能量密度就达到了160Wh/kg和200Wh/kg。预计2017年年底，磷酸铁锂离子电池单体能量密度将达到180Wh/kg、PACK达到134Wh/kg，三元电池能量密度将突破240Wh/kg。
捷威动力：在能量密度方面，公司目前已经量产的三元软包电池单体比能量达210WH/Kg。在提高电池安全性的基础上，预计2020年公司软包电池单体能量密度可达300WH/Kg，Pack成组后可达220WH/Kg；钛酸锂离子电池单体能量密度达到110WH/Kg以上。
智慧能源：公司量产的动力锂电池单体能量密度可达220Wh/Kg，PACK成组后能量密度达到140Wh/Kg。同时，公司BMS系统可做到5级防护，电池包采用轻量化材料，并进行了结构优化。
比克电池：2016年，比克三元材料动力锂电池行业占比30%以上，位列第一。目前比克单体电芯能量密度近220Wh/kg，后续还将进一步提升至300Wh/kg。
卡耐新能源：卡耐新能源已经可以批量供应能量密度220Wh/kg电芯，系统比能量大于130Wh/kg电芯，同时工艺和技术层面已经分别实现250Wh/kg、技术300Wh/kg产品储备。
可以预见，随着政府的大力支持和倡导，电池技术和行业发展会迎来重大变革。作为纯电动汽车的命脉，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，届时对电动汽车产业的发展和推广的用途也是巨大的。
