如何提高鋰離子電池的能量密度?

在相同能耗、電池組體積和重量不變的情況下，單輛新能源汽車的最大行駛里程重要由電池的能量密度決定。能量密度是在給定的空間或質量單位中存儲的能量量。電池的能量密度是電池每單位體積或質量所釋放的電能量。電池的能量密度一般分為兩個維度:重量能量密度和體積能量密度。

根據《我國制造2025》，明確了動力鋰電池的發展規劃:到2020年，電池的能量密度達到300Wh/kg;到2025年，電池能量密度將達到400Wh/kg;到2030年，電池的能量密度將達到500Wh/kg。這是單個細胞的能量密度。

系統能量密度是指單體組合完成后，整個電池系統的功率與整個電池系統的重量或體積之比。由于電池系統包含電池管理系統、熱管理系統、高低壓電路等，它們占據了電池系統的部分重量和內部空間，所以電池系統的能量密度低于單一能量密度。

一般來說，鋰離子電池的四個部分是至關重要的:正極、負極、電解液和隔膜。正負極是化學反應的場所，相當于調速器的兩條靜脈。

我們都了解鋰三元電池組系統的能量密度比磷酸鐵鋰離子電池組系統的能量密度要高。這是為何呢?

現有鋰離子電池負極材料重要是石墨，石墨的理論容量為372mAh/g。陰極材料的容量只有160mAh/g，而三元材料的容量大約是200mAh/g。

當然，除化學體系外，生產工藝水平如壓實密度、箔片厚度等，也會影響能量密度。一般來說，壓實密度越高，電池在有限空間內的容量就越大，因此，重要材料的壓實密度也被認為是電池能量密度的參考指標之一。

新材料體系的采用、鋰離子電池結構的精細調整和制造能力的提高是研發工程師長袖舞的三個階段。在接下來的文章中，我們將從兩個方面來討論它:單例和系統。

電池廠家可以通過新增原電池的尺寸來達到擴容的效果。最常見的例子是，松下18650電池的先驅、廣受歡迎的電動汽車公司特斯拉(tesla)，將用一塊新的21700電池取代它。