鋰電池廠家解析制約鋰電池能量密度發展的因素

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展的因素。能量密度是制約當前鋰電池發展的最大瓶頸。鋰電池能量密度是指平均單位體積或質量所釋放出的電能，通常，電能釋放越多，電池的單次充電續航時間就越長。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規模的發展速度而言，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狀，全球各國都制訂了相關的鋰電池產業政策目標，期望引領鋰電池行業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。

現有的鋰電池負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，在鋰電池更新換代時，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工程，要從改善制造工藝、提升現有材料性能、以及開發新材料和新化學體系這幾個方面入手，尋找短期、中期和長期的解決方案。

①提高正極活性物質的占比

提高正極活性物質占比，主要是為了提高鋰元素的占比，在同一個電池化學體系中，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多一些，再多一些。

②提高負極活性物質的占比

這個其實是為了配合正極活性物質的增加，需要更多的負極活性物質來容納游過來的鋰離子，存儲能量。如果負極活性物質不夠，多出來的鋰離子會沉積在負極表面，而不是嵌入內部，出現不可逆的化學反應和鋰電池容量衰減。

③提高正負極材料的比容量

在正極活性物質總量一定的情況下，只有盡可能多的鋰離子從正極脫嵌，參與化學反應，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的質量占比要高，也就是比容量指標要高。如果進一步提升負極的比容量，則意味著以質量更少的負極材料，就可以容納更多的鋰離子，從而達到提升能量密度的目標。

正是因為鋰電池的能量密度越來越大，而鋰電池內部的熱反應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生熱失控的概率。基于此，專家們建議，政策不應過急地要求鋰電池能量密度提升，要尊重技術發展規律，為技術升級預留足夠的驗證時間。