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锂离子电池中金属锂能量密度怎么算?

发布者:【蓝狮平台资讯】   发布时间:2021-11-29 11:11:38   点击量:1777

这好像就像在讨论心脏的跳动对于人体有多重要一般,一辆纯电动车,或许说的更规范一点,一辆电池动力车的性能、续航路程、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。


而现代汽车的结构规划其完结已很死板了,留给电池组的空间也就那么一点,大部分车型都会集在坐舱地板下方,当然这也是出于安全性和空间性的考虑。


所以说,电池数量现已被约束在某一个区间内,无法大幅提高。想要增强电池车性能,唯有在能量密度上做文章。


首要,什么是电池能量密度?


能量密度(Energydensity)是指在一定的空间或质量物质中贮存能量的大小。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。


△圆柱形锂电池结构图


关于电池能量密度,现在咱们都知道了它俨然是现在电池行业,乃至是电动汽车行业向前大跨步的最显着的突破口,可是突破它,真的是很难啊!


△典型电池规划非活性物质(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,但只是正负极活性资料也不能确保电池能发上电,得有许多非活性物质,比方导电辅助剂、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、铝塑膜壳或许钢铝壳等等。


咱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,这部分适当重要,就拿曩昔十几年的技能进步来说,电池能量密度的提高首要就是靠着活性物质占比的提高来完结的。


△能量密度的变化与预测


还有的就是以增大原来电池尺度来到达电量扩容的效果。


咱们最了解的例子莫过于:首先运用松下18650电池的知名电动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,导致其在电动汽车范畴的使用遭到一定的约束。


△图中为21700电池


而21700电池在尺度上相比18650电池(直径18mm,长度65mm)更大,到达了直径21mm,长度70mm。如果想再形象一点来考虑这个问题,咱们不妨来看看来自HitechEnergy的核算,仅考虑单体的密集堆积进行核算,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。


在平等能量下,所需电池的数量可削减约1/3,电池包内部金属连接件数量削减,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高,到达挨近300kw/kg。


以下三点尤为引人注意:


1.到2020年,锂离子动力电池单体比能量大于300Wh/kg;系统比能量争夺到达260Wh/kg;成本小于1元/瓦时;运用环境达-30℃到55℃;具有3C充电能力。


2.到2025年,单体比能量达500Wh/kg。


3.力求完结单体电池350Wh/kg、系统260Wh/kg的锂离子电池产品产业化和整车使用。


日前,澳洋顺昌(002245)在2018半年报中发表,在高镍NCA产品储备上,天鹏电源现已完结18650类型3.5AH产品的技能储备,能够依据电动汽车客户要求投产系统能量密度超越160Wh/kg的高能量密度电池。


三元圆柱领军企业比克也对外表明,公司3.0Ah的18650动力电芯现已配套江淮群众旗下一款新A00级SUV车型。


能够清晰的是,跟着18650动力电芯自动化、智能化生产水平的提高和下流车企对高能量密度电池的需求,18650电池企业正在往3.0AH以上的高容量电芯产品布局。


依据高工产研锂电研究所(GGII)数据统计,国内现在具有量产18650动力电芯的企业数量超越20家。但各家囿于资金、技能、产能、工艺、设备等要素,终究能够量产2.6AH以上18650动力电芯的企业并不多。


从产能来看,高工锂电盘点了比克、亿纬锂能、智航新能源、远东福斯特、天鹏电源、力神等6家技能及商场口碑较好的18650电池企业发现,比克以6GWh产能居第一位,力神产能虽不高,但从其内部人士获悉,现在公司18650求过于供,产能紧张。


若以技能来衡量,国内一家圆柱电池企业总工表明,国内18650动力电池还是首要对标松下,其3.0AH以上的18650现已实际使用于特斯拉,但在国内稳定量产2.8-2.9Ah18650就成为电池企业的一道门槛。


现在,2.4-2.6Ah的容量电池产品是当下新能源汽车商场上的干流产品,也是国内圆柱电池企业竞争最激烈的几款产品。


作为生产工艺最为老练的动力电池技能道路,18650电芯具有交货周期短、尺度规范一致等优势,尤其对车企来说,最大的优势在于国内产能供应满意、性价比高的圆柱电池企业数量较多,可选择性较广,切换快捷。


但要满意下流客户对动力电池高能量密度的需求,18650高容量化是未来开展的必然趋势。尽管21700现已有代替趋势,但从现下来看,国内能够稳定量产21700的企业屈指可数,18650至少在1-2年内还将处于干流地位。


那么,从2.6Ah提高到3.0AH乃至更高的18650电芯,对电池企业来说,难点会集在哪呢?


包含比克、力神、远东福斯特、亿纬锂能等多家电池企业的一致是:


首要,高容量有必要从资料端着手,导入高镍乃至是配以硅碳等资料,电池企业需要霸占高镍正极对使用环境、水分灵敏等难关。本年硅碳在动力商场使用放缓,也正与电池企业在工艺方面的推动较慢有关。其次,具有试验水平后,最大的瓶颈在于怎么完结规划化的量产,真实完结装车使用。


这两大难点都对18650电池企业的设备、工艺和技能提出更高要求。高工锂电特此梳理比克、力神、天鹏电源、远东福斯特、鹏辉能源、智航新能源、卓能新能源7家18650电池企业在高容量电芯产品方面的布局,以一窥国内18650电池技能水平。


?比克:3.0Ah18650电芯配套A0级SUV车型


8月中旬,比克电池在官微宣布,公司为江淮群众SOL(思皓)品牌首款A0级SUV车型产品E20X提供配套产品,选用3.0Ah的18650三元动力电芯,电池包还选用液冷电池安全管控技能,工况最大续航路程301km,最高车速为130km/h,估计将于9月正式上市。


7月12日,吉利全球鹰在上海宣布出售最新款纯电动车型EX3,该车型共有3个版本,配备了比克186502.75Ah高能芯锂电池,电池容量为41.5kWh,最大续航路程可达380KM。


?力神:21700使用装车的国内首家圆柱企业


力神是国内现在首家规划量产21700并且使用在乘用车上的动力电池企业。作为国内老牌的18650电池企业,力神总计具有1GWh18650电芯产能,全部完结自动化、智能化生产,能够满意车企2500mAh以上高容量电芯生产需求。


?天鹏电源:NCA系统18650电池装车


在本年3月12日澳洋顺昌2017年业绩报告路演上,天鹏电源总经理陈璇表明:“2017年,天鹏电源在电动工具电池和EV电池范畴的业绩占比现已到达1:1,在EV范畴首要定位微型乘用车商场,和上汽通用五菱、知豆、康迪、众泰等车企建立了合作。”


比方上汽通用五菱爆款车型宝骏E100,新款升级版宝骏E200都配套使用天鹏电源NCA系统18650电池。其间,宝骏E100在本年1-5月中以7972辆的销量位居国内新能源A00级乘用车十大畅销车型第六名。


?远东福斯特:3100mAh动力电芯进入中试


远东福斯特深耕18650三元锂电池多年,具有18650-2400mAh、2600mAh、2800mAh、3100mAh等多种类型的产品,估计2019年NCM811高容量电芯将投产。其间,远东福斯特生产的2600-2900mAh18650产品现已开始运用高镍811资料,2017年已有少数出货,本年3月完结批量出货。


8月初,才智能源(600869)表明,全资子公司远东福斯特的圆柱18650—3100mAh动力电芯现在已进入中试阶段。


?鹏辉能源:主打2800mAh18650动力电芯


6月份,鹏辉能源动力研究院院长刘建生向高工锂电泄漏,从本年4月起,公司动力用圆柱电池新增产能均为NCM811,以2800mAh容量为主,选用811搭配石墨负极计划,能量密度达220Wh/kg,现在首要给上汽通用五菱配套。公司也正在赶紧推动NCM811系统3000mAh的18650电芯量产,以及NCM811搭配硅碳3300mAh电芯的进展。


?智航新能源:3000mAh18650电池经过新国标强检


高工产研锂电研究所(GGII)数据显示,智航新能源在2018上半年动力电池装机量排名中位居第10。在5月份的高工锂电2018动力电池供应链巡回活动中,智航新能源称,公司专心于三元技能道路,主打产品为18650-2600mAh三元电池,单体比能量达210wh/kg,更高能量密度的3000mAh新品已完结中试,并已经过新国标强检。公司具有三元正极资料、电芯和PACK系统的完整产线,现在总计产能3.5GWh。


?卓能新能源:主推2800mAh及更高容量的电芯


现在,卓能新能源具有深圳、广西两大生产基地,日产电芯160万颗,均为实际生产产能。其间,深圳基地日产60万颗,以3C消费类电池为主;广西基地日产100万颗,以动力电池为主。


上一年,卓能新能源动力电池干流类型为2600mAh类型产品,本年在动力电池商场将主推2800mAh及更高容量的


??电芯,现在已进入批量供货阶段。

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  • 高性能

    能量密度:125-160Wh/kg
    充放电能力:5-10C(20-80%DOD)
    温度范围:-40℃—65℃
    自耗电:≤3%/月

  • 高安全

    过充电、过放电、针刺、 挤压、短路、
    撞击、高温、枪击时电池不燃烧、爆炸。

  • 高可靠

    动力电池循环寿命不低于2000次,
    80%容量保持率;
    电池管理系统可靠、稳定、适应性 强,
    符合国军标要求。