Gęstość energii (Energydensity) odnosi się do ilości energii zmagazynowanej w jednostce określonej przestrzeni lub materii materii. Gęstość energii akumulatora to energia elektryczna uwalniana przez średnią jednostkową objętość lub masę bateria . Gęstość energii baterii jest ogólnie podzielona na dwa wymiary: gęstość energii masy i gęstość energii objętości.

Waga akumulatora gęstość energii = pojemność akumulatora × platforma rozładowania/masa, jednostka podstawowa to Wh/kg (watogodzina/kg)

Objętościowa gęstość energii akumulatora = pojemność akumulatora × platforma rozładowania/objętość, jednostką podstawową jest Wh/L (watogodzina/litr)

Im większa gęstość energii akumulatora, tym więcej energii elektrycznej zmagazynowanej na jednostkę objętości lub wagi.

Jaka jest gęstość energetyczna monomeru?

Gęstość energii baterii często wskazuje na dwie różne koncepcje, jedna to gęstość energii pojedynczej komórki, a druga to gęstość energii systemu baterii.

Ogniwo baterii to najmniejsza jednostka systemu baterii. Baterie M tworzą moduł, a moduły N tworzą pakiet baterii. Jest to podstawowa konstrukcja akumulatora samochodowego.

Gęstość energii pojedynczej komórki, jak sama nazwa wskazuje, jest gęstością energii na poziomie pojedynczej komórki.

Zgodnie z „Made in China 2025” zdefiniowano plan rozwoju baterii zasilających: w 2020 r. gęstość energii baterii osiągnie 300 Wh/kg; w 2025 r. gęstość energii baterii osiągnie 400Wh/kg; w 2030 r energia baterii gęstość osiągnie 500Wh/kg. Odnosi się to do gęstości energii na poziomie pojedynczej komórki.

Jaka jest gęstość energii systemu?

Gęstość energii systemu odnosi się do masy lub objętości całego systemu baterii w porównaniu z masą lub objętością całego systemu baterii po zakończeniu łączenia monomerów. Ponieważ system baterii zawiera system zarządzania baterią, system zarządzania temperaturą, obwody wysokiego i niskiego napięcia itp. zajmują część masy i przestrzeni wewnętrznej systemu baterii, gęstość energii systemu baterii jest niższa niż gęstość energii monomeru .

Gęstość energii systemu = moc systemu akumulatorów / waga systemu akumulatorów LUB objętość systemu akumulatorów

Co ogranicza gęstość energii baterii litowych?

Cztery części baterii litowej są bardzo krytyczne: elektroda dodatnia, elektroda ujemna, elektrolit i diafragma. Bieguny dodatnie i ujemne to miejsca, w których zachodzą reakcje chemiczne, które są równoważne dwóm żyłom Ren i Du, a ich ważny status jest ewidentny.

Wszyscy wiemy, że gęstość energii systemu akumulatora z trójskładnikowym litem jako elektrodą dodatnią jest wyższa niż w systemie akumulatora z fosforanem litowo-żelazowym jako elektrodą dodatnią. Dlaczego to?

Większość obecnie stosowanych materiałów anodowych do akumulatorów litowo-jonowych to grafit, a teoretyczna pojemność gramowa grafitu wynosi 372 mAh/g. Teoretyczna pojemność gramowa materiału katodowego, fosforanu litowo-żelazowego, wynosi tylko 160 mAh/g, podczas gdy trójskładnikowy materiał niklowo-kobaltowo-manganowy (NCM) wynosi około 200 mAh/g.

Platforma napięciowa fosforanu litowo-żelazowego wynosi 3,2 V, a indeks trójskładnikowy wynosi 3,7 V. Porównując obie fazy, gęstość energii jest wysoka, a różnica wynosi 16%.

Jak zwiększyć gęstość energii?

Zwiększ rozmiar baterii

Producenci baterii mogą osiągnąć efekt zwiększenia pojemności poprzez zwiększenie oryginalnego rozmiaru baterii. Najbardziej znanym przykładem jest to, że Tesla, znana firma produkująca samochody elektryczne, która jako pierwsza zastosowała baterię 18650 Panasonic, zastąpi ją nową baterią 21700.

Reforma systemu chemicznego

Gęstość energii akumulatora jest ograniczona przez dodatnie i ujemne elektrody akumulatora. Ponieważ gęstość energii obecnego materiału elektrody ujemnej jest znacznie większa niż gęstość energii elektrody dodatniej, zwiększenie gęstości energii wymaga ciągłego ulepszania materiału elektrody dodatniej.

Katoda wysokoniklowa

Materiały trójskładnikowe ogólnie odnoszą się do dużej rodziny tlenków litu niklu, kobaltu i manganu. Możemy zmienić wydajność baterii, zmieniając stosunek trzech pierwiastków: niklu, kobaltu i manganu.

Zawartość niklu jest coraz wyższa, a zawartość kobaltu coraz mniejsza. Im wyższa zawartość niklu, tym wyższa pojemność właściwa ogniwa akumulatora. Ponadto, ze względu na niedobór zasobów kobaltu, zwiększenie udziału niklu zmniejszy ilość zużywanego kobaltu.

Anoda krzemowo-węglowa

Pojemność właściwa materiałów anodowych na bazie krzemu może osiągnąć 4200 mAh/g, co jest znacznie wyższa niż teoretyczna pojemność właściwa anod grafitowych 372 mAh/g, dzięki czemu stała się potężnym substytutem anod grafitowych.

Gęstość energii systemu: popraw wydajność akumulatorów

Zoptymalizowana struktura układu: Pod względem wymiarów wewnętrzny układ systemu można zoptymalizować, aby wewnętrzne elementy zestawu akumulatorów były bardziej kompaktowe i wydajne.

Realizujemy projekt redukcji masy przy założeniu zapewnienia sztywności i niezawodności konstrukcji poprzez obliczenia symulacyjne. Dzięki tej technologii można osiągnąć optymalizację topologii i optymalizację topografii, a ostatecznie przyczynić się do uzyskania lekkich szaf bateryjnych.

Wybór materiału: Możemy wybrać materiały o niskiej gęstości. Na przykład osłona akumulatora stopniowo zmieniła się z tradycyjnej osłony blaszanej na osłonę z materiału kompozytowego, co może zmniejszyć wagę o około 35%. W dolnej skrzynce akumulatora stopniowo zmieniono rozwiązanie z tradycyjnej blachy na rozwiązanie z profilem aluminiowym, zmniejszając wagę o około 40%, a efekt lekkości jest oczywisty.

Zintegrowany projekt pojazdu: Zintegrowany projekt pojazdu i konstrukcja pojazdu są rozpatrywane w sposób kompleksowy, dzieląc i dzieląc części konstrukcyjne w jak największym stopniu, takie jak konstrukcja antykolizyjna, aby osiągnąć najwyższą lekkość

Akumulator to bardzo wszechstronny produkt. Jeśli chcesz poprawić jeden aspekt wydajności, możesz poświęcić inne aspekty wydajności. Jest to podstawa zrozumienia konstrukcji i rozwoju baterii. Baterie zasilające dedykowane są do pojazdów, więc gęstość energii nie jest jedyną miarą jakości baterii.