Quelle est la densité énergétique d'une batterie de puissance

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

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

Densité énergétique 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 l’électricité stockée par unité de volume ou de poids est importante.

Quelle est la densité énergétique du monomère ?

La densité énergétique d’une batterie renvoie souvent à deux concepts différents : l’un est la densité énergétique d’une seule cellule et l’autre est la densité énergétique du système de batterie.

La cellule de batterie est la plus petite unité d’un système de batterie. Les batteries M forment un module et les modules N forment un pack de batteries. Il s’agit de la structure de base d’une batterie de véhicule.

La densité énergétique d’une seule cellule, comme son nom l’indique, est la densité énergétique 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 des batteries atteindra 400Wh/kg ; en 2030, l' énergie des batteriesla densité atteindra 500Wh/kg. Cela fait référence à la densité énergétique d’un seul niveau de cellule.

Quelle est la densité énergétique 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 énergétique du système de batterie est inférieure à la densité énergétique du monomère. .

Densité énergétique 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 : l’électrode positive, l’électrode négative, l’électrolyte et le diaphragme. Les pôles positif et négatif sont les lieux où se déroulent les réactions chimiques, équivalents aux deux veines de Ren et Du, et leur statut important est évident.

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

La plupart des matériaux d'anode actuels pour les batteries lithium-ion sont du graphite, et la capacité théorique en grammes du graphite est de 372 mAh/g. La capacité théorique en grammes du matériau cathodique 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 lithium est de 3,2 V et l'indice ternaire est de 3,7 V. En comparant les deux phases, la densité énergétique 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’expansion de capacité en augmentant la taille d’origine de la batterie. 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 énergétique de la batterie est limitée par les électrodes positives et négatives de la batterie. Étant donné que la densité énergétique du matériau actuel de l'électrode négative est bien supérieure à celle de l'électrode positive, l'augmentation de la densité énergétique nécessite une amélioration continue du matériau de l'électrode positive.

Cathode à haute teneur en nickel

Les matériaux ternaires font généralement référence à la grande famille des oxydes de lithium, oxydes de nickel, de cobalt et de manganèse. Nous pouvons modifier les performances de la batterie en modifiant le rapport des trois éléments que sont le nickel, le cobalt et le 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 d'anode 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 : améliorer l’efficacité des 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 de garantir 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, à terme, contribuer à réaliser des armoires de batteries légères.

Sélection des matériaux : Nous pouvons choisir des matériaux de faible densité. Par exemple, le couvercle de la 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 traditionnelle en tôle à la solution en profilé d'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, partageant et partageant autant que possible les pièces structurelles, telles que la conception anti-collision, pour obtenir la légèreté ultime.

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