新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?

電動汽車越來越普及,除了續航和充電,我們還經常聽到一個參數概念。

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖1

什么是電池能量密度?下面是科普時間

 2千多年前,阿基米德在洗澡盆里洗澡時,發現了計算物體密度的方法:

密度(ρ)=質量(m)÷體積(V)


新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖2

換句話說,密度就是單位體積的質量,延伸到電池能量密度,就是單位體積的電池所儲存的能量,體積能量密度,單位是Wh/L,電動車動力電池討論的是另外一個維度,單位重量,重量能量密度,單位是Wh/kg


新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖3 電池能量密度分為兩個概念:單體電芯能量密度電池系統能量密度

 

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖4

電芯是電池組的最小單元,將電芯看作一個人,假設每個人的重量為50kg,每個人體內的電量為5000Wh,那么他的能量密度就是5000Wh÷50kg=100Wh/kg

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖5

  

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖6

電池系統不僅包括電芯,整個電池組還包含電池管理系統、熱管理系統、高低壓回路等,這些東西都占據了電池系統的重量,這相當于一群人在一個屋子里,屋子里還有空調、熱水器等家電,假設這群人的總電量為10000Wh,整個屋子包括人和電器的重量為200kg,那么電池系統能量密度就10000Wh÷200kg=50Wh/kg

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖7

因此一般來說:單體電芯能量密度>電池系統能量密度

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖8

(一)提高單體電芯能量密度

就單顆電芯而言,電池正負極材料、生產工藝等,都會影響能量密度,需要更合理的正負極材料、更好的生產工藝

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖9

(二)提高電池系統能量密度

優化電池系統的空間和布局,進行輕量化設計等等,好比屋子的空間設計更合理,屋子里可以塞得下更多人

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖10

 

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖11

我國電動車動力電池的能量密度一直在提高

例如:幾何A的電池系統能量密度達到182Wh/kg

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖12

廣汽新能源Aion S的電池系統能量密度達到180Wh/kg

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖13

比亞迪唐EV的電池系統能量密度達到161Wh/kg

新能源車常說的“電池能量密度”,到底是什么?的圖14

目前主流的純電動車電池系統能量密度在140-180Wh/kg之間。根據《中國制造2025》對動力電池的發展要求,到2020年電池系統能量密度要≥260Wh/kg,單體電芯能量密度要≥300wh/kg。

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