La densité d'énergie (Energydensity) fait référence à la quantité d'énergie stockée dans une unité d'un certain espace ou d'une masse de matière. La densité d'énergie d'une batterie est l'énergie électrique libérée par l'unité de volume ou de masse moyenne du batterie . La densité énergétique d'une batterie est généralement divisée en deux dimensions : la densité énergétique pondérale et la densité énergétique volumique.

Densité d'énergie du poids de la batterie = capacité de la batterie × plate-forme de décharge/poids, l'unité de base est Wh/kg (wattheure/kg)

Densité d'énergie du volume de la batterie = capacité de la batterie × plate-forme de décharge/volume, l'unité de base est Wh/L (wattheure/litre)

Plus la densité énergétique de la batterie est élevée, plus il y a d'électricité stockée par unité de volume ou de poids.

Quelle est la densité énergétique du monomère ?

La densité d'énergie d'une batterie renvoie souvent à deux concepts différents, l'un est la densité d'énergie d'une seule cellule et l'autre est la densité d'énergie du système de batterie.

La cellule de batterie est la plus petite unité d'un système de batterie. M batteries forment un module et N modules forment un pack de batteries. C'est la structure de base d'une batterie d'alimentation de véhicule.

La densité d'énergie d'une seule cellule, comme son nom l'indique, est la densité d'énergie d'un seul niveau de cellule.

Selon « Made in China 2025 », le plan de développement des batteries de puissance est défini : en 2020, la densité énergétique des batteries atteindra 300Wh/kg ; en 2025, la densité énergétique de la batterie atteindra 400Wh/kg ; en 2030, le énergie de la batterie la densité atteindra 500Wh/kg. Il s'agit de la densité d'énergie d'un seul niveau de cellule.

Quelle est la densité d'énergie du système ?

La densité énergétique du système fait référence au poids ou au volume de l'ensemble du système de batterie par rapport au poids ou au volume de l'ensemble du système de batterie une fois la combinaison de monomères terminée. Étant donné que le système de batterie contient un système de gestion de batterie, un système de gestion thermique, des circuits haute et basse tension, etc. occupant une partie du poids et de l'espace interne du système de batterie, la densité d'énergie du système de batterie est inférieure à la densité d'énergie du monomère .

Densité d'énergie du système = puissance du système de batterie / poids du système de batterie OU volume du système de batterie

Qu'est-ce qui limite la densité énergétique des batteries au lithium ?

Les quatre parties d'une batterie au lithium sont très critiques : électrode positive, électrode négative, électrolyte et diaphragme. Les pôles positif et négatif sont les endroits où se déroulent les réactions chimiques, qui sont équivalentes aux deux veines de Ren et Du, et leur statut important est évident.

Nous savons tous que la densité d'énergie du système de bloc-batterie avec du lithium ternaire comme électrode positive est supérieure à celle du système de bloc-batterie avec du phosphate de fer et de lithium comme électrode positive. Pourquoi est-ce?

La plupart des matériaux d'anode actuels pour les batteries lithium-ion sont en graphite, et la capacité théorique en grammes du graphite est de 372 mAh/g. La capacité théorique en grammes du matériau cathodique au lithium fer phosphate n'est que de 160 mAh/g, tandis que le matériau ternaire nickel cobalt manganèse (NCM) est d'environ 200 mAh/g.

La plate-forme de tension du phosphate de fer au lithium est de 3,2 V et l'indice ternaire est de 3,7 V. En comparant les deux phases, la densité d'énergie est élevée et la différence est de 16%.

Comment augmenter la densité énergétique ?

Augmenter la taille de la batterie

Les fabricants de batteries peuvent obtenir l'effet d'extension de capacité en augmentant la taille de la batterie d'origine. L'exemple le plus connu est que Tesla, un constructeur de voitures électriques bien connu qui a été le premier à utiliser la batterie 18650 de Panasonic, la remplacera par une nouvelle batterie 21700.

Réforme du système chimique

La densité d'énergie de la batterie est limitée par les électrodes positives et négatives de la batterie. Etant donné que la densité d'énergie du matériau d'électrode négative actuel est bien supérieure à celle de l'électrode positive, l'augmentation de la densité d'énergie nécessite une mise à niveau continue du matériau d'électrode positive.

Cathode à haute teneur en nickel

Les matériaux ternaires désignent généralement la grande famille des oxydes de nickel cobalt manganèse oxyde de lithium. Nous pouvons modifier les performances de la batterie en modifiant le rapport des trois éléments nickel, cobalt et manganèse.

La proportion de nickel est de plus en plus élevée, et la proportion de cobalt est de plus en plus faible. Plus la teneur en nickel est élevée, plus la capacité spécifique de la cellule de batterie est élevée. De plus, en raison de la rareté des ressources en cobalt, l'augmentation de la proportion de nickel réduira la quantité de cobalt utilisée.

Anode de carbone de silicium

La capacité spécifique des matériaux anodiques à base de silicium peut atteindre 4 200 mAh/g, ce qui est bien supérieur à la capacité spécifique théorique des anodes en graphite de 372 mAh/g, ce qui en fait un puissant substitut aux anodes en graphite.

Densité énergétique du système : améliore l'efficacité des packs batteries

Structure de disposition optimisée : Du point de vue des dimensions, la disposition interne du système peut être optimisée pour rendre les composants internes de la batterie plus compacts et efficaces.

Nous réalisons une conception de réduction de poids dans le but d'assurer la rigidité et la fiabilité structurelle grâce à des calculs de simulation. Grâce à cette technologie, l'optimisation de la topologie et l'optimisation de la topographie peuvent être réalisées et, en fin de compte, aider à obtenir des armoires de batterie légères.

Sélection des matériaux : Nous pouvons choisir des matériaux à faible densité. Par exemple, le couvercle du bloc-batterie est progressivement passé du couvercle en tôle traditionnel au couvercle en matériau composite, ce qui peut réduire le poids d'environ 35 %. Pour le boîtier inférieur de la batterie, il est progressivement passé de la solution de tôlerie traditionnelle à la solution de profilés en aluminium, réduisant le poids d'environ 40 %, et l'effet de légèreté est évident.

Conception intégrée du véhicule : la conception intégrée du véhicule et la conception de la structure du véhicule sont considérées de manière globale, en partageant et en partageant autant que possible les pièces structurelles, telles que la conception anti-collision, pour obtenir le poids plume ultime.

La batterie est un produit très complet. Si vous souhaitez améliorer un aspect des performances, vous pouvez sacrifier d'autres aspects des performances. C'est la base pour comprendre la conception et le développement des batteries. Les batteries d'alimentation sont dédiées aux véhicules, la densité énergétique n'est donc pas la seule mesure de la qualité des batteries.