鋰電池廠(chǎng)家解析制約鋰電池能量密度發(fā)展的因素

來(lái)源：存能電氣  日期：2020-03-04 09:57  瀏覽量：次

鋰電池廠(chǎng)家解析制約鋰電池能量密度發(fā)展的因素。能量密度是制約當(dāng)前鋰電池發(fā)展的最大瓶頸。鋰電池能量密度是指平均單位體積或質(zhì)量所釋放出的電能，通常，電能釋放越多，電池的單次充電續(xù)航時(shí)間就越長(zhǎng)。電極比容量、放電平臺(tái)、電池厚度、電池寬度與電池長(zhǎng)度都是鋰電池能量密度影響因素。

鋰電池廠(chǎng)家解析制約鋰電池能量密度發(fā)展的因素

從鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、再到鋰離子電池，鋰電池廠(chǎng)家生產(chǎn)出來(lái)的鋰電池能量密度一直在不斷的提升?？墒翘嵘乃俣认鄬?duì)于工業(yè)規(guī)模的發(fā)展速度而言，相對(duì)于人類(lèi)對(duì)能量的需求程度而言，顯得太慢了。針對(duì)能量密度成為瓶頸的現(xiàn)狀，全球各國(guó)都制訂了相關(guān)的鋰電池產(chǎn)業(yè)政策目標(biāo)，期望引領(lǐng)鋰電池行業(yè)在能量密度方面取得顯著的突破。

鋰離子電池的充放電倍率決定了其作為儲(chǔ)能裝置存儲(chǔ)和釋放能量的速度，這直接影響了電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力以及充電所需的時(shí)間。如果電動(dòng)汽車(chē)的充電時(shí)間能夠與傳統(tǒng)燃油車(chē)的加油時(shí)間處于同等水平，必將加快電動(dòng)車(chē)的普及速度，因此倍率性能的提高顯得尤為重要。

現(xiàn)有的鋰電池負(fù)極材料多以石墨為主，石墨的單位容量近400mAh/g，相對(duì)于石墨，鋰電池正極材料的單位容量則少得多，如磷酸鐵鋰正極材料為160mAh/g。根據(jù)木桶理論，水位的高低決定于木桶最短處，那么，鋰電池的能量密度也更多地決定于正極材料。因此，在鋰電池更新?lián)Q代時(shí)，選用的高能量密度材料也需具備良好的倍率性能。

提高鋰電池能量密度的方法

提升磷酸鐵鋰電池的能量密度是一個(gè)系統(tǒng)工程，要從改善制造工藝、提升現(xiàn)有材料性能、以及開(kāi)發(fā)新材料和新化學(xué)體系這幾個(gè)方面入手，尋找短期、中期和長(zhǎng)期的解決方案。

①提高正極活性物質(zhì)的占比

提高正極活性物質(zhì)占比，主要是為了提高鋰元素的占比，在同一個(gè)電池化學(xué)體系中，鋰元素的含量上去了（其他條件不變），能量密度也會(huì)有相應(yīng)的提升。所以在一定的體積和重量限制下，我們希望正極活性物質(zhì)多一些，再多一些。

②提高負(fù)極活性物質(zhì)的占比

這個(gè)其實(shí)是為了配合正極活性物質(zhì)的增加，需要更多的負(fù)極活性物質(zhì)來(lái)容納游過(guò)來(lái)的鋰離子，存儲(chǔ)能量。如果負(fù)極活性物質(zhì)不夠，多出來(lái)的鋰離子會(huì)沉積在負(fù)極表面，而不是嵌入內(nèi)部，出現(xiàn)不可逆的化學(xué)反應(yīng)和鋰電池容量衰減。

③提高正負(fù)極材料的比容量

在正極活性物質(zhì)總量一定的情況下，只有盡可能多的鋰離子從正極脫嵌，參與化學(xué)反應(yīng)，才能提升能量密度。所以我們希望可脫嵌的鋰離子相對(duì)于正極活性物質(zhì)的質(zhì)量占比要高，也就是比容量指標(biāo)要高。如果進(jìn)一步提升負(fù)極的比容量，則意味著以質(zhì)量更少的負(fù)極材料，就可以容納更多的鋰離子，從而達(dá)到提升能量密度的目標(biāo)。

正是因?yàn)殇囯姵氐哪芰棵芏仍絹?lái)越大，而鋰電池內(nèi)部的熱反應(yīng)等問(wèn)題卻得不到更好的解決和控制，從而增加了電動(dòng)汽車(chē)發(fā)生熱失控的概率。基于此，專(zhuān)家們建議，政策不應(yīng)過(guò)急地要求鋰電池能量密度提升，要尊重技術(shù)發(fā)展規(guī)律，為技術(shù)升級(jí)預(yù)留足夠的驗(yàn)證時(shí)間。