O que é a densidade de energia?
A densidade de energia refere-se à quantidade de energia armazenada em uma determinada unidade de espaço ou massa de matéria.A densidade de energia de uma bateria é a quantidade de eletricidade emitida pelo volume unitário médio ou massa da bateriaA densidade de energia de uma bateria é geralmente dividida em duas dimensões: densidade de energia de peso e densidade de energia de volume.
Peso da bateria densidade de energia = capacidade da bateria × plataforma de descarga/peso, a unidade de base é Wh/kg (watts/hora/kg)
Densidade de energia do volume da bateria = capacidade da bateria × plataforma de descarga/volume, a unidade de base é Wh/L (watts/litro)
Quanto maior a densidade de energia de uma bateria, mais energia pode ser armazenada por unidade de volume ou peso.
Qual é a densidade energética dos monômeros?

A densidade energética de uma bateria refere-se frequentemente a dois conceitos diferentes, um é a densidade energética de uma única célula, e o outro é a densidade energética de um sistema de bateria.
Uma célula de bateria é a menor unidade de um sistema de bateria.
A densidade de energia de uma célula única, como o nome sugere, é a densidade de energia ao nível de uma célula única.
De acordo com o "Made in China 2025", o plano de desenvolvimento das baterias de potência foi esclarecido: em 2020, a densidade de energia das baterias atingirá 300Wh/kg; em 2025,A densidade de energia da bateria atingirá 400Wh/kgEm 2030, a densidade energética das baterias atingirá 500Wh/kg, o que se refere à densidade energética a nível de uma única célula.

Qual é a densidade de energia do sistema?

A densidade de energia do sistema refere-se ao peso ou volume de todo o sistema de baterias após a combinação de monómeros com o peso ou volume de todo o sistema de baterias.Porque o sistema de bateria contém o sistema de gestão de bateria, sistema de gestão térmica, circuitos de alta e baixa tensão, etc., que ocupam parte do peso e do espaço interno do sistema de baterias,a densidade de energia do sistema de baterias é inferior à do corpo único.
Densidade de energia do sistema = potência do sistema de baterias / peso do sistema de baterias OU volume do sistema de baterias
O que limita exatamente a densidade de energia das baterias de lítio?
A química por trás da bateria é a principal razão.
Em geral, as quatro partes de uma bateria de lítio são muito críticas: o elétrodo positivo, o elétrodo negativo, o eletrólito e o diafragma.Os eletrodos positivos e negativos são os lugares onde a reação química ocorre, que é equivalente ao segundo pulso de Ren Du, e sua posição importante pode ser vista.Todos nós sabemos que a densidade de energia de um sistema de bateria com lítio ternário como o cátodo é maior do que a de um sistema de bateria com lítio ferro fosfato como o cátodoPorquê?
Os materiais anódicos existentes das baterias de íons de lítio são principalmente grafito, e a capacidade gramática teórica do grafito é de 372 mAh/g. A capacidade gramática teórica do fosfato de ferro de lítio,o material do cátodo, é de apenas 160mAh/g, enquanto o material ternar níquel-cobalto-manganês (NCM) é de cerca de 200mAh/g.
De acordo com a teoria do barril, o nível da água é determinado pelo ponto mais curto do barril, e o limite inferior da densidade de energia das baterias de íons de lítio depende do material do cátodo.
A plataforma de tensão do fosfato de ferro de lítio é de 3,2 V e o índice ternário é de 3,7 V, em comparação com as duas fases, a densidade de energia é alta: uma diferença de 16%.
Naturalmente, além do sistema químico, o nível do processo de produção, como a densidade de compactação, a espessura da folha, etc., também afetará a densidade de energia.quanto maior a densidade de compactação, quanto maior a capacidade da bateria num espaço limitado, a densidade de compactação do material principal é também considerada um dos indicadores de referência da densidade de energia da bateria.
No quarto episódio de "Great Power Heavy Equipment II", a CATL usa folha de cobre de 6 mícrons para melhorar a densidade de energia usando tecnologia avançada.
Parabéns, a sua compreensão das baterias subiu para o próximo nível.

Como podemos aumentar a densidade de energia?
A adoção de um novo sistema de materiais, o ajustamento da estrutura da bateria de lítio,e a melhoria da capacidade de fabricação são as três etapas para os engenheiros de P&D "dançar com mangas longas"Abaixo, vamos explicar a partir das duas dimensões do monómero e do sistema.
A densidade energética dos monómeros depende principalmente da ruptura do sistema químico
1Aumentar o tamanho da bateria.
Os fabricantes de baterias podem obter o efeito de expansão de potência aumentando o tamanho da bateria original.a empresa de veículos elétricos conhecida que foi pioneira no uso de baterias Panasonic 18650, vai substituí-lo por uma nova bateria 21700.
No entanto, o "engordamento" ou o "crescimento" da célula da bateria é apenas um sintoma, não uma cura. The method of drawing wages from the bottom of the kettle is to find the key technology to improve the energy density from the positive and negative electrode materials and electrolyte components that make up the battery cell.
2Reforma do sistema químico
Como mencionado anteriormente, a densidade de energia de uma bateria é limitada pelos eletrodos positivos e negativos da bateria.Uma vez que a densidade de energia do material do ânodo atual é muito maior do que a do cátodo, é necessário atualizar continuamente o material do cátodo para melhorar a densidade de energia.

Cátodo de níquel elevado
Os materiais ternários referem-se geralmente à grande família de óxidos de níquel-cobalto-manganês, e podemos mudar o desempenho das baterias alterando a proporção de níquel, cobalto e manganês.
Na figura anodo de carbono de silício
A capacidade específica dos materiais de ânodo à base de silício pode atingir 4200 mAh/g, o que é muito superior à capacidade específica teórica do ânodo de grafite de 372 mAh/g,Assim, tornou-se um substituto forte para o ânodo de grafite.
Atualmente,A utilização de materiais compostos de silício e carbono para melhorar a densidade energética das baterias foi reconhecida como uma das direcções de desenvolvimento dos materiais de ânodo de baterias de íons de lítio na indústria.O Model 3 da Tesla usa um ânodo de carbono de silício.
No futuro, se quisermos ir mais longe - ultrapassar o limiar de 350Wh/kg de células únicas, os colegas da indústria podem ter de se concentrar em sistemas de baterias de ânodo de metal de lítio,Mas isso também significa a mudança e melhoria de todo o processo de fabricação de bateriasPode-se ver que a proporção de níquel está ficando mais e mais alta, e a proporção de cobalto está ficando mais e mais baixa.Quanto maior a capacidade específica da célulaAlém disso, devido à escassez de recursos de cobalto, o aumento da proporção de níquel reduzirá a quantidade de cobalto utilizada.
3Densidade energética do sistema: melhorar a eficiência de agrupamento da bateria
O grupo de pacotes de baterias testa a capacidade da bateria "leões de cerco" para organizar as células e módulos individuais,e é necessário maximizar o uso de cada centímetro de espaço na premissa da segurança.