鋰電池廠家解析制約鋰電池能量密度發(fā)展的因素

來源：存能電氣  日期：2020-03-04 09:57  瀏覽量：次

鋰電池廠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)航時間就越長。電極比容量、放電平臺、電池厚度、電池寬度與電池長度都是鋰電池能量密度影響因素。

鋰電池廠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，鋰電池廠家生產(chǎn)出來的鋰電池能量密度一直在不斷的提升。可是提升的速度相對于工業(yè)規(guī)模的發(fā)展速度而言，相對于人類對能量的需求程度而言，顯得太慢了。針對能量密度成為瓶頸的現(xiàn)狀，全球各國都制訂了相關(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能裝置存儲和釋放能量的速度，這直接影響了電動汽車的動力以及充電所需的時間。如果電動汽車的充電時間能夠與傳統(tǒng)燃油車的加油時間處于同等水平，必將加快電動車的普及速度，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，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、以及開發(fā)新材料和新化學(xué)體系這幾個方面入手，尋找短期、中期和長期的解決方案。

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

這個其實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)來容納游過來的鋰離子，存儲能量。如果負(fù)極活性物質(zhì)不夠，多出來的鋰離子會沉積在負(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)。

正是因為鋰電池的能量密度越來越大，而鋰電池內(nèi)部的熱反應(yīng)等問題卻得不到更好的解決和控制，從而增加了電動汽車發(fā)生熱失控的概率?；诖耍瑢＜覀兘ㄗh，政策不應(yīng)過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)升級預(yù)留足夠的驗證時間。