La densità energetica (Energydensity) si riferisce alla quantità di energia immagazzinata in un'unità di un certo spazio o materia di massa. La densità di energia di una batteria è l'energia elettrica rilasciata dal volume unitario medio o dalla massa del batteria . La densità di energia di una batteria è generalmente divisa in due dimensioni: densità di energia del peso e densità di energia del volume.

Densità di energia del peso della batteria = capacità della batteria × piattaforma di scarica/peso, l'unità di base è Wh/kg (wattora/kg)

Densità di energia del volume della batteria = capacità della batteria × piattaforma di scarica/volume, l'unità di base è Wh/L (wattora/litro)

Maggiore è la densità di energia della batteria, maggiore è la quantità di elettricità immagazzinata per unità di volume o peso.

Qual è la densità di energia del monomero?

La densità di energia di una batteria indica spesso due concetti diversi, uno è la densità di energia di una singola cella e l'altro è la densità di energia del sistema di batterie.

La cella della batteria è l'unità più piccola di un sistema di batterie. M batterie formano un modulo e N moduli formano un pacco batterie. Questa è la struttura di base di una batteria di alimentazione per veicoli.

La densità di energia di una singola cella, come suggerisce il nome, è la densità di energia di un livello di singola cella.

Secondo "Made in China 2025", è definito il piano di sviluppo delle batterie di potenza: nel 2020 la densità energetica della batteria raggiungerà i 300Wh/kg; nel 2025, la densità di energia della batteria raggiungerà i 400 Wh/kg; nel 2030, il energia della batteria la densità raggiungerà i 500 Wh/kg. Questo si riferisce alla densità di energia di un singolo livello di cella.

Qual è la densità di energia del sistema?

La densità di energia del sistema si riferisce al peso o al volume dell'intero sistema di batterie rispetto al peso o al volume dell'intero sistema di batterie dopo che la combinazione di monomeri è stata completata. Poiché il sistema di batterie contiene un sistema di gestione della batteria, un sistema di gestione termica, circuiti ad alta e bassa tensione, ecc. occupano parte del peso e dello spazio interno del sistema di batterie, la densità di energia del sistema di batterie è inferiore alla densità di energia del monomero .

Densità di energia del sistema = potenza del sistema della batteria / peso del sistema della batteria O volume del sistema della batteria

Cosa limita la densità energetica delle batterie al litio?

Le quattro parti di una batteria al litio sono molto critiche: elettrodo positivo, elettrodo negativo, elettrolita e diaframma. I poli positivo e negativo sono i luoghi in cui avvengono le reazioni chimiche, che sono equivalenti alle due vene di Ren e Du, e il loro status importante è evidente.

Sappiamo tutti che la densità di energia del sistema a batteria con litio ternario come elettrodo positivo è superiore a quella del sistema a batteria con litio ferro fosfato come elettrodo positivo. Perchè è questo?

La maggior parte degli attuali materiali anodici per batterie agli ioni di litio sono grafite e la capacità teorica in grammi di grafite è 372 mAh/g. La capacità teorica in grammi del materiale catodico litio ferro fosfato è di soli 160 mAh/g, mentre il materiale ternario nichel cobalto manganese (NCM) è di circa 200 mAh/g.

La piattaforma di tensione del litio ferro fosfato è 3,2 V e l'indice ternario è 3,7 V. Confrontando le due fasi, la densità di energia è elevata e la differenza è del 16%.

Come aumentare la densità energetica?

Aumenta le dimensioni della batteria

I produttori di batterie possono ottenere l'effetto dell'espansione della capacità aumentando la dimensione della batteria originale. L'esempio più familiare è che Tesla, una nota azienda di auto elettriche che è stata la prima a utilizzare la batteria 18650 di Panasonic, la sostituirà con una nuova batteria 21700.

Riforma del sistema chimico

La densità di energia della batteria è limitata dagli elettrodi positivo e negativo della batteria. Poiché la densità di energia del materiale dell'elettrodo negativo corrente è molto maggiore di quella dell'elettrodo positivo, l'aumento della densità di energia richiede un aggiornamento continuo del materiale dell'elettrodo positivo.

Catodo ad alto contenuto di nichel

I materiali ternari si riferiscono generalmente alla grande famiglia degli ossidi di litio ossido di nichel cobalto manganese. Possiamo cambiare le prestazioni della batteria cambiando il rapporto dei tre elementi di nichel, cobalto e manganese.

La proporzione di nichel è sempre più alta e la proporzione di cobalto è sempre più bassa. Maggiore è il contenuto di nichel, maggiore è la capacità specifica della cella della batteria. Inoltre, a causa della scarsità di risorse di cobalto, l'aumento della percentuale di nichel ridurrà la quantità di cobalto utilizzata.

Anodo di silicio e carbonio

La capacità specifica dei materiali anodici a base di silicio può raggiungere i 4200 mAh/g, che è molto più alta della capacità specifica teorica degli anodi di grafite di 372 mAh/g, quindi è diventata un potente sostituto degli anodi di grafite.

Densità energetica del sistema: migliora l'efficienza dei pacchi batteria

Struttura del layout ottimizzata: Dal punto di vista delle dimensioni, il layout interno del sistema può essere ottimizzato per rendere i componenti interni del pacco batteria più compatti ed efficienti.

Realizziamo progetti di riduzione del peso con la premessa di garantire rigidità e affidabilità strutturale attraverso calcoli di simulazione. Attraverso questa tecnologia, è possibile ottenere l'ottimizzazione della topologia e l'ottimizzazione della topografia e, in definitiva, aiutare a realizzare armadi batteria leggeri.

Selezione del materiale: possiamo scegliere materiali a bassa densità. Ad esempio, il coperchio del pacco batterie è progressivamente passato dal tradizionale coperchio in lamiera al coperchio in materiale composito, che può ridurre il peso di circa il 35%. Per il vano inferiore del pacco batterie si è via via passati dalla tradizionale soluzione in lamiera alla soluzione con profilo in alluminio, riducendo il peso di circa il 40%, e l'effetto leggerezza è evidente.

Design integrato del veicolo: il design integrato del veicolo e il design della struttura del veicolo sono considerati in modo completo, condividendo e condividendo il più possibile le parti strutturali, come il design anticollisione, per ottenere la massima leggerezza

La batteria è un prodotto molto completo. Se vuoi migliorare un aspetto delle prestazioni, puoi sacrificare altri aspetti delle prestazioni. Questa è la base per comprendere la progettazione e lo sviluppo della batteria. Le batterie di alimentazione sono dedicate ai veicoli, quindi la densità di energia non è l'unica misura della qualità della batteria.