新能源車補里提到的電池能量密度到底是什么？各鋰電企業做到什么水平？寧德時代、比亞迪、沃特瑪......

2018-02-25 10:19:11 儲能頭條　點擊量：評論 (0)

戊戌春節前夕，財政部、工信部、科技部、發改委四部委正式發布《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，新補貼提高了...

戊戌春節前夕，財政部、工信部、科技部、發改委四部委正式發布《關于調整完善新能源汽車推廣應用財政補貼政策的通知》，新補貼提高了非快充類純電動客車、專用車等車型的動力電池系統能量密度門檻，加快淘汰低能量密度電池。說到這兒，到底何為電池能量密度？

　　能量密度是指在一定的空間或質量物質中儲存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質量所釋放出的電能。電池能量密度=電池容量×放電平臺/電池厚度/電池寬度/電池長度，基本單位為Wh/kg（瓦時/千克）。

　　電池的能量密度越大，單位體積內存儲的電量越多。

　　圓柱形鋰電池結構圖

　　關于電池能量密度，現在我們都知道了它儼然是目前電池行業，甚至是電動汽車行業向前大跨步的最明顯的突破口，但是突破它，真的是很難啊！

　　典型電池設計非活性物質(除引線等)的占比

　　據悉，電池的能量密度基本由電池的正負極決定的，但只是正負極活性材料也不能保證電池能發上電，得有很多非活性物質，比如導電輔助劑、活性粉末之間的粘結劑、隔離膜、陰陽極的箔材、絕緣固定的膠紙、鋁塑膜殼或者鋼鋁殼等等。

　　我們中大部分人總是有意無意的忽略這部分物質的含量，得出的能量密度與事實相差較大，誤導吃瓜群眾。其實，這部分相當重要，就拿過去十幾年的技術進步來說，電池能量密度的提升主要就是靠著活性物質占比的提升來實現的。

　　還有的就是以增大原來電池尺寸來達到電量擴容的效果。

　　我們最熟悉的例子莫過于：率先使用松下18650電池的知名電動車企特斯拉將換裝新款21700電池。而原因并非18650電池有任何質量問題，只是18650電池單顆容量小，普遍在2-4Ah左右，串并聯數量過多，單體失效風險概率較大，導致其在電動汽車領域的應用受到一定的限制。

　　圖中為21700電池

　　而21700電池在尺寸上相比18650電池（直徑18mm，長度65mm）更大，達到了直徑21mm，長度70mm。如果想再形象一點來考慮這個問題，我們不妨來看看來自Hitech Energy的計算，僅考慮單體的密集堆積進行計算，可知：30支21700的體積是40支18650體積的1.1倍，質量則為0.97倍。

　　在同等能量下，所需電池的數量可減少約1/3，電池包內部金屬連接件數量減少，從而進一步降低電池包的重量，整車的能量密度將得到部分提升，達到接近300kw/kg。

　　以下三點尤為引人注意：

　　1.到2020年，鋰離子動力電池單體比能量大于300Wh/kg；系統比能量爭取達到260Wh/kg；成本小于1元/瓦時；使用環境達-30℃到55℃；具備3C充電能力。

　　2.到2025年，單體比能量達500Wh/kg。

　　3.力爭實現單體電池350Wh/kg、系統260Wh/kg的鋰離子電池產品產業化和整車應用。

　　我國各鋰電企業電池能量密度達到什么水平了呢？

　　寧德時代：目前寧德時代已經在開發能量密度190Wh/kg，15分鐘滿沖的快沖電池，預計在今年量產。另外，寧德時代規劃在2020年之前做到300—350Wh/kg的電池能量密度，并把成本降低到每瓦時低于1塊錢，讓新能源汽車能夠和傳統燃油汽車同臺競爭。

　　比亞迪：目前比亞迪磷酸鐵鋰電池的單體能量密度為150Wh，而接下來比亞迪計劃將能量密度繼續提升到160Wh。除了磷酸鐵鋰電池，比亞迪也在同步開發三元鋰電池，而如果將三元鋰電池的技術結合到磷酸鐵鋰電池上，對原有用石墨作為負極材料的做法進行一些調整，那么在2020年左右，比亞迪計劃將磷酸鐵鋰電池的單體能量密度提升到200Wh。

　　另外，在跟進的三元電池方面，比亞迪的三元電池已經具備量產條件，目前能量密度也達到了200Wh/kg。比亞迪三元電池的目標是2018年電池比能量達到240Wh/kg，2020年達到300Wh/kg。

　　沃特瑪：生產的32650圓柱型動力磷酸鐵鋰電池，單體能量密度已經達到145Wh/kg，下一步目標是實現160Wh/kg；三元電池目前能量密度為200Wh/kg，預計到2020年達到300Wh/kg的水平。

　　國軒高科：科技部網站2017年5月19日消息稱，在國家重點研發計劃“新能源汽車”重點專項的支持下，由合肥國軒高科動力能源有限公司牽頭承擔的項目“高比能量動力鋰離子電池的研發與集成應用”取得了階段性進展，開發完成能量密度達281Wh/kg和302Wh/kg的電池單體樣品。

　　比克：在能量密度提升上，比克動力從2007年開始三元電池研發，正極材料體系經過NCM111、NCM532到目前NCM811、NCA的研發；負極材料方面，人造石墨已到達能量密度提升天花板，目前多集中在硅基材料的研發。

　　以下是比克動力電池產品技術及能量密度路線圖：

　　天津力神：4月13日科技部網站消息，由天津力神電池股份有限公司牽頭承擔的項目“高比能量密度鋰離子動力電池開發與產業化技術攻關”開發完成能量密度達260Wh/kg的動力電池單體，相比目前電動汽車普遍使用的動力電池能量密度提升了30%。

　　項目團隊圍繞提高動力電池重量比能量密度、大幅提升循環壽命等方面開展了深入研究和技術攻關，包括研制新型高鎳正極材料、硅碳復合負極材料以及新型電解液等；已開發完成重量比能量密度達260Wh/kg的單體電芯，在350次充放電循環后容量保持率達到83.28%；同時開發出了能量密度達280Wh/kg以及300Wh/kg的動力電池樣品。