Wie hoch ist die Energiedichte einer Power-Batterie?

Die Energiedichte (Energydensity) bezieht sich auf die Energiemenge, die in einer Einheit eines bestimmten Raums oder einer bestimmten Masse einer Materie gespeichert ist. Die Energiedichte einer Batterie ist die elektrische Energie, die von der durchschnittlichen Volumeneinheit oder Masse der Batterie freigesetzt wird . Die Energiedichte einer Batterie wird im Allgemeinen in zwei Dimensionen unterteilt: Gewichtsenergiedichte und Volumenenergiedichte.

Energiedichte des Batteriegewichts = Batteriekapazität × Entladeplattform/Gewicht, die Grundeinheit ist Wh/kg (Wattstunde/kg)

Energiedichte des Batterievolumens = Batteriekapazität × Entladeplattform/Volumen, die Grundeinheit ist Wh/L (Wattstunde/Liter)

Je größer die Energiedichte der Batterie ist, desto mehr Strom wird pro Volumen- oder Gewichtseinheit gespeichert.

Wie hoch ist die Energiedichte des Monomers?

Die Energiedichte einer Batterie weist häufig auf zwei unterschiedliche Konzepte hin: Das eine ist die Energiedichte einer einzelnen Zelle und das andere die Energiedichte des Batteriesystems.

Die Batteriezelle ist die kleinste Einheit eines Batteriesystems. M-Batterien bilden ein Modul und N-Module bilden einen Batteriesatz. Dies ist der Grundaufbau einer Fahrzeugbatterie.

Die Energiedichte einer einzelnen Zelle ist, wie der Name schon sagt, die Energiedichte einer einzelnen Zellebene.

Laut „Made in China 2025“ ist der Entwicklungsplan für Power-Batterien definiert: Im Jahr 2020 wird die Energiedichte der Batterie 300 Wh/kg erreichen; im Jahr 2025 wird die Energiedichte der Batterie 400 Wh/kg erreichen; im Jahr 2030 die BatterieenergieDie Dichte wird 500 Wh/kg erreichen. Damit ist die Energiedichte einer einzelnen Zellebene gemeint.

Wie hoch ist die Energiedichte des Systems?

Die Systemenergiedichte bezieht sich auf das Gewicht oder Volumen des gesamten Batteriesystems im Vergleich zum Gewicht oder Volumen des gesamten Batteriesystems nach Abschluss der Monomerkombination. Da das Batteriesystem ein Batteriemanagementsystem, ein Wärmemanagementsystem, Hoch- und Niederspannungskreise usw. enthält, die einen Teil des Gewichts und des Innenraums des Batteriesystems einnehmen, ist die Energiedichte des Batteriesystems niedriger als die Energiedichte des Monomers .

Systemenergiedichte = Batteriesystemleistung / Batteriesystemgewicht ODER Batteriesystemvolumen

Was begrenzt die Energiedichte von Lithiumbatterien?

Die vier Teile einer Lithiumbatterie sind sehr wichtig: positive Elektrode, negative Elektrode, Elektrolyt und Diaphragma. Die positiven und negativen Pole sind die Orte, an denen chemische Reaktionen stattfinden, die den beiden Adern Ren und Du entsprechen und deren wichtiger Status offensichtlich ist.

Wir alle wissen, dass die Energiedichte des Batteriepacksystems mit ternärem Lithium als positiver Elektrode höher ist als die des Batteriepacksystems mit Lithiumeisenphosphat als positiver Elektrode. Warum ist das?

Die meisten aktuellen Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien sind Graphit, und die theoretische Grammkapazität von Graphit beträgt 372 mAh/g. Die theoretische Grammkapazität des Kathodenmaterials Lithiumeisenphosphat beträgt nur 160 mAh/g, während das ternäre Material Nickel-Kobalt-Mangan (NCM) etwa 200 mAh/g beträgt.

Die Spannungsplattform von Lithiumeisenphosphat beträgt 3,2 V und der Ternärindex beträgt 3,7 V. Beim Vergleich der beiden Phasen ist die Energiedichte hoch und der Unterschied beträgt 16 %.

Wie kann die Energiedichte erhöht werden?

Erhöhen Sie die Batteriegröße

Batteriehersteller können den Effekt der Kapazitätserweiterung erzielen, indem sie die ursprüngliche Batteriegröße vergrößern. Das bekannteste Beispiel ist, dass Tesla, ein bekannter Elektroautohersteller, der als erster die 18650-Batterie von Panasonic verwendet hat, diese durch eine neue 21700-Batterie ersetzen wird.

Reform des Chemiesystems

Die Energiedichte der Batterie wird durch die positiven und negativen Elektroden der Batterie begrenzt. Da die Energiedichte des aktuellen Materials der negativen Elektrode viel größer ist als die der positiven Elektrode, erfordert die Erhöhung der Energiedichte eine kontinuierliche Verbesserung des Materials der positiven Elektrode.

Kathode mit hohem Nickelgehalt

Unter ternären Materialien versteht man im Allgemeinen die große Familie der Nickel-Kobalt-Manganoxid-Lithiumoxide. Wir können die Leistung der Batterie ändern, indem wir das Verhältnis der drei Elemente Nickel, Kobalt und Mangan ändern.

Der Anteil an Nickel wird immer höher und der Anteil an Kobalt immer geringer. Je höher der Nickelgehalt, desto höher ist die spezifische Kapazität der Batteriezelle. Darüber hinaus führt eine Erhöhung des Nickelanteils aufgrund der Knappheit der Kobaltressourcen zu einer Verringerung der eingesetzten Kobaltmenge.

Silizium-Kohlenstoff-Anode

Die spezifische Kapazität von Anodenmaterialien auf Siliziumbasis kann 4200 mAh/g erreichen, was viel höher ist als die theoretische spezifische Kapazität von Graphitanoden von 372 mAh/g, sodass es sich zu einem leistungsstarken Ersatz für Graphitanoden entwickelt hat.

Systemenergiedichte: Verbessern Sie die Effizienz von Batteriepaketen

Optimierte Layoutstruktur: Unter dem Gesichtspunkt der Abmessungen kann das interne Layout des Systems optimiert werden, um die internen Komponenten des Batteriepakets kompakter und effizienter zu machen.

Wir realisieren Designs zur Gewichtsreduzierung unter der Prämisse, durch Simulationsberechnungen Steifigkeit und strukturelle Zuverlässigkeit sicherzustellen. Durch diese Technologie können Topologieoptimierung und Topographieoptimierung erreicht werden und letztendlich dazu beitragen, leichte Batterieschränke zu erreichen.

Materialauswahl: Wir können Materialien mit geringer Dichte wählen. Beispielsweise hat sich die Abdeckung des Akkupacks nach und nach von der herkömmlichen Blechabdeckung zur Abdeckung aus Verbundmaterial geändert, wodurch das Gewicht um etwa 35 % reduziert werden kann. Für den unteren Kasten des Batteriepakets wurde schrittweise von der herkömmlichen Blechlösung auf die Aluminiumprofillösung umgestellt, wodurch das Gewicht um etwa 40 % reduziert wurde und der Leichtbaueffekt offensichtlich ist.

Integriertes Fahrzeugdesign: Das integrierte Design des Fahrzeugs und das Strukturdesign des Fahrzeugs werden umfassend betrachtet, wobei Strukturteile so weit wie möglich gemeinsam genutzt und gemeinsam genutzt werden, wie z. B. das Antikollisionsdesign, um den ultimativen Leichtbau zu erreichen

Die Batterie ist ein sehr umfassendes Produkt. Wenn Sie einen Leistungsaspekt verbessern möchten, müssen Sie möglicherweise andere Leistungsaspekte opfern. Dies ist die Grundlage für das Verständnis des Batteriedesigns und der Batterieentwicklung. Power-Batterien sind für Fahrzeuge bestimmt, daher ist die Energiedichte nicht das einzige Maß für die Batteriequalität.