Energidensitet (Energydensity) hänvisar till mängden energi som lagras i en enhet av ett visst utrymme eller massmaterial. Energitätheten för ett batteri är den elektriska energi som frigörs av den genomsnittliga volymen eller massan av enheten batteri . Energitätheten för ett batteri är i allmänhet uppdelad i två dimensioner: viktenergitäthet och volymenergitäthet.

Batterivikt energitäthet = batterikapacitet × urladdningsplattform/vikt, grundenheten är Wh/kg (wattimme/kg)

Batterivolym energitäthet = batterikapacitet × urladdningsplattform/volym, grundenheten är Wh/L (wattimme/liter)

Ju högre energitäthet batteriet har, desto mer elektricitet lagras per volym- eller viktenhet.

Vad är energitätheten för monomeren?

Energitätheten för ett batteri pekar ofta på två olika begrepp, det ena är energitätheten för en enskild cell, och det andra är batterisystemets energitäthet.

Battericellen är den minsta enheten i ett batterisystem. M batterier bildar en modul och N moduler bildar ett batteripaket. Detta är den grundläggande strukturen för ett fordonsbatteri.

Energitätheten för en enskild cell, som namnet antyder, är energitätheten för en enstaka cellnivå.

Enligt "Made in China 2025" är utvecklingsplanen för kraftbatterier definierad: 2020 kommer batteriets energitäthet att nå 300Wh/kg; 2025 kommer batteriets energitäthet att nå 400Wh/kg; år 2030, den batterienergi densiteten når 500Wh/kg. Detta hänvisar till energitätheten för en enstaka cellnivå.

Vad är systemets energitäthet?

Systemets energitäthet avser vikten eller volymen av hela batterisystemet jämfört med vikten eller volymen av hela batterisystemet efter att monomerkombinationen är klar. Eftersom batterisystemet innehåller batterihanteringssystem, värmeledningssystem, hög- och lågspänningskretsar etc. upptar en del av batterisystemets vikt och inre utrymme, är batterisystemets energitäthet lägre än monomerens energitäthet .

Systemets energitäthet = batterisystemeffekt / batterisystemvikt ELLER batterisystemvolym

Vad begränsar energitätheten för litiumbatterier?

De fyra delarna av ett litiumbatteri är mycket kritiska: positiv elektrod, negativ elektrod, elektrolyt och diafragma. De positiva och negativa polerna är de platser där kemiska reaktioner äger rum, som är likvärdiga med de två venerna Ren och Du, och deras viktiga status är uppenbar.

Vi vet alla att energitätheten för batteripaketsystemet med ternärt litium som positiv elektrod är högre än för batteripaketsystemet med litiumjärnfosfat som positiv elektrod. Varför är detta?

De flesta av de nuvarande anodmaterialen för litiumjonbatterier är grafit, och den teoretiska gramkapaciteten för grafit är 372 mAh/g. Den teoretiska gramkapaciteten för katodmaterialet litiumjärnfosfat är endast 160mAh/g, medan det ternära materialet nickelkoboltmangan (NCM) är cirka 200mAh/g.

Spänningsplattformen för litiumjärnfosfat är 3,2V och det ternära indexet är 3,7V. Jämför man de två faserna är energitätheten hög och skillnaden är 16 %.

Hur ökar man energitätheten?

Öka batteristorleken

Batteritillverkare kan uppnå effekten av kapacitetsökning genom att öka den ursprungliga batteristorleken. Det mest välbekanta exemplet är att Tesla, ett välkänt elbilsföretag som var först med att använda Panasonics 18650-batteri, kommer att ersätta det med ett nytt 21700-batteri.

Reform av kemiska system

Batteriets energitäthet begränsas av batteriets positiva och negativa elektroder. Eftersom energitätheten för det aktuella negativa elektrodmaterialet är mycket större än den för den positiva elektroden, kräver ökning av energitätheten kontinuerlig uppgradering av det positiva elektrodmaterialet.

Hög nickel katod

Ternära material hänvisar i allmänhet till den stora familjen av nickelkobolt manganoxid litiumoxider. Vi kan ändra batteriets prestanda genom att ändra förhållandet mellan de tre elementen nickel, kobolt och mangan.

Andelen nickel blir allt högre och andelen kobolt blir allt lägre. Ju högre nickelhalt, desto högre specifika kapacitet har battericellen. Dessutom, på grund av bristen på koboltresurser, kommer en ökning av andelen nickel att minska mängden kobolt som används.

Silikon kolanod

Den specifika kapaciteten hos kiselbaserade anodmaterial kan nå 4200mAh/g, vilket är mycket högre än den teoretiska specifika kapaciteten för grafitanoder på 372mAh/g, så det har blivit ett kraftfullt substitut för grafitanoder.

Systemets energitäthet: förbättra batteripaketens effektivitet

Optimerad layoutstruktur: Ur dimensionssynpunkt kan systemets interna layout optimeras för att göra de interna komponenterna i batteripaketet mer kompakta och effektiva.

Vi realiserar viktminskningsdesign under förutsättningen att säkerställa styvhet och strukturell tillförlitlighet genom simuleringsberäkning. Genom denna teknik kan topologioptimering och topografioptimering uppnås och i slutändan hjälpa till att uppnå lätta batteriskåp.

Materialval: Vi kan välja material med låg densitet. Till exempel har batteripaketets lock successivt ändrats från det traditionella plåtlocket till kompositmateriallocket, vilket kan minska vikten med cirka 35 %. För batteripaketets nedre låda har den gradvis förändrats från den traditionella plåtlösningen till aluminiumprofillösningen, vilket minskar vikten med cirka 40 %, och lättviktseffekten är uppenbar.

Integrerad fordonsdesign: Den integrerade designen av fordonet och fordonets strukturdesign beaktas på ett heltäckande sätt, dela och dela strukturella delar så mycket som möjligt, såsom anti-kollisionsdesign, för att uppnå den ultimata lättvikten

Batteriet är en mycket omfattande produkt. Om du vill förbättra en aspekt av prestanda kan du offra andra aspekter av prestanda. Detta är grunden för att förstå batteridesign och utveckling. Kraftbatterier är dedikerade till fordon, så energitäthet är inte det enda måttet på batterikvalitet.