三元鋰電池能量密度極限在哪里

來源：存能電氣  日期：2019-09-18 10:47  瀏覽量：次

　　三元鋰電池能量密度極限在哪里？目前，比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh，在能量密度方面，目前已經(jīng)量產(chǎn)的三元軟包鋰電池單體比能量達210WH/Kg。在提高電池安全性的基礎(chǔ)上，預計2020年軟包電池單體能量密度可達300WH/Kg。

　　三元鋰電池能量密度極限在哪里？

　　能量密度(Energydensity)是指在單位一定的空間或質(zhì)量物質(zhì)中儲存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能。電池的能量密度一般分重量能量密度和體積能量密度兩個維度。電池的能量密度越大，單位體積、或重量內(nèi)存儲的電量越多。

　　目前純電動汽車的發(fā)展一直受到電池能量密度低的桎梏。電池能量密度沒有大的突破，純電動車的續(xù)航里程就無法大幅提高，純電動汽車的發(fā)展將智能依賴于政策支持，缺乏市場動力。業(yè)內(nèi)人士表示三元鋰電池目前的單體能量密度已經(jīng)接近極限，很難再有大的突破。要想進一步提升三元鋰電池的能量密度，就需要進一步提升電池中鎳的比重。

　　現(xiàn)有的鋰離子電池負極材料多以石墨為主，石墨的理論克容量372mAh/g。正極材料磷酸鐵鋰理論克容量只有160mAh/g，而三元材料鎳鈷錳（NCM）約為200mAh/g。

　　三元鋰電池的能量密度分析

　　能量密度高是三元鋰電池的最大優(yōu)勢，所以同樣重量的電池組電池容量更大，車子跑的距離也就更遠，速度也能更快。而電壓平臺是電池能量密度的重要指標，決定著電池的基本效能和成本，電壓平臺越高，比容量越大，所以同樣體積、重量，甚至同樣安時的電池，電壓平臺比較高的三元材料鋰電池續(xù)航時間更長。

　　三元鋰離子動力電池目前已經(jīng)看到能量密度的“天花板”了，高鎳材料、碳硅負極的鋰電池單體能量密度最高應該在300Wh／kg左右，正負不超過20Wh／kg。目前，我國新能源汽車市場上的純電動汽車所搭載的動力電池，大多數(shù)為三元鋰電池材料和磷酸鐵鋰材料電池。

　　提高動力三元鋰電池比能量的技術(shù)途徑

　　一、工藝進步，但如今電池工藝設(shè)計已相對成熟，提高電池比能量的空間不大；

　　二、材料性能的提升，受制于自身物化性能，以磷酸鐵鋰和三元鋰為正極、碳材料為負極的鋰離子動力電池在能量密度上很難有大的突破；

　　三、新材料、新體系，即開發(fā)高比能新材料、發(fā)展動力三元鋰電池新體系是未來動力電池比能量大幅度提升的主要途徑。

　　與磷酸鐵鋰電池相比，特斯拉使用的三元鋰電池在重量能量密度上要高出許多，約為200Wh/kg,這也就意味著同樣重量的三元鋰電池比磷酸鐵鋰電池的續(xù)航里程更長。

　　磷酸鐵鋰電池單體能量密度通常在90Wh/kg-120Wh/kg之間，而三元鋰電池單體能量密度可以達到200Wh/kg左右，可見三元鋰電池的能量密度優(yōu)勢較為明確。