锂电池厂家解析制约锂电池能量密度发展的因素

来源：存能电气  日期：2020-03-04 09:57  浏览量：次

锂电池厂家解析制约锂电池能量密度发展的因素。能量密度是制约当前锂电池发展的最大瓶颈。锂电池能量密度是指平均单位体积或质量所释放出的电能，通常，电能释放越多，电池的单次充电续航时间就越长。电极比容量、放电平台、电池厚度、电池宽度与电池长度都是锂电池能量密度影响因素。

锂电池厂家解析制约锂电池能量密度发展的因素

从铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、再到锂离子电池，锂电池厂家生产出来的锂电池能量密度一直在不断的提升。可是提升的速度相对于工业规模的发展速度而言，相对于人类对能量的需求程度而言，显得太慢了。针对能量密度成为瓶颈的现状，全球各国都制订了相关的锂电池产业政策目标，期望引领锂电池行业在能量密度方面取得显著的突破。

锂离子电池的充放电倍率决定了其作为储能装置存储和释放能量的速度，这直接影响了电动汽车的动力以及充电所需的时间。如果电动汽车的充电时间能够与传统燃油车的加油时间处于同等水平，必将加快电动车的普及速度，因此倍率性能的提高显得尤为重要。

现有的锂电池负极材料多以石墨为主，石墨的单位容量近400mAh/g，相对于石墨，锂电池正极材料的单位容量则少得多，如磷酸铁锂正极材料为160mAh/g。根据木桶理论，水位的高低决定于木桶最短处，那么，锂电池的能量密度也更多地决定于正极材料。因此，在锂电池更新换代时，选用的高能量密度材料也需具备良好的倍率性能。

提高锂电池能量密度的方法

提升磷酸铁锂电池的能量密度是一个系统工程，要从改善制造工艺、提升现有材料性能、以及开发新材料和新化学体系这几个方面入手，寻找短期、中期和长期的解决方案。

①提高正极活性物质的占比

提高正极活性物质占比，主要是为了提高锂元素的占比，在同一个电池化学体系中，锂元素的含量上去了（其他条件不变），能量密度也会有相应的提升。所以在一定的体积和重量限制下，我们希望正极活性物质多一些，再多一些。

②提高负极活性物质的占比

这个其实是为了配合正极活性物质的增加，需要更多的负极活性物质来容纳游过来的锂离子，存储能量。如果负极活性物质不够，多出来的锂离子会沉积在负极表面，而不是嵌入内部，出现不可逆的化学反应和锂电池容量衰减。

③提高正负极材料的比容量

在正极活性物质总量一定的情况下，只有尽可能多的锂离子从正极脱嵌，参与化学反应，才能提升能量密度。所以我们希望可脱嵌的锂离子相对于正极活性物质的质量占比要高，也就是比容量指标要高。如果进一步提升负极的比容量，则意味着以质量更少的负极材料，就可以容纳更多的锂离子，从而达到提升能量密度的目标。

正是因为锂电池的能量密度越来越大，而锂电池内部的热反应等问题却得不到更好的解决和控制，从而增加了电动汽车发生热失控的概率。基于此，专家们建议，政策不应过急地要求锂电池能量密度提升，要尊重技术发展规律，为技术升级预留足够的验证时间。