Qual è la densità di energia di una batteria di alimentazione

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

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

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

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

Qual è la densità energetica del monomero?

La densità energetica di una batteria spesso rimanda a due concetti diversi, uno è la densità energetica di una singola cella e l'altro è la densità energetica del sistema batteria.

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

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

Secondo “Made in China 2025” viene definito il piano di sviluppo delle batterie elettriche: nel 2020 la densità energetica delle batterie raggiungerà i 300Wh/kg; nel 2025 la densità energetica delle batterie raggiungerà i 400Wh/kg; nel 2030, l' energia della batteriala densità raggiungerà i 500Wh/kg. Questo si riferisce alla densità energetica di un singolo livello cellulare.

Qual è la densità energetica del sistema?

La densità energetica 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 il completamento della combinazione dei monomeri. Poiché il sistema batteria 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 batteria, la densità energetica del sistema batteria è inferiore alla densità energetica del monomero .

Densità di energia del sistema = potenza del sistema batteria/peso del sistema batteria O volume del sistema 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 equivalgono alle due vene Ren e Du, e il loro status importante è evidente.

Sappiamo tutti che la densità energetica 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 le batterie agli ioni di litio sono grafite e la capacità teorica in grammi della grafite è di 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 energetica è elevata e la differenza è del 16%.

Come aumentare la densità energetica?

Aumenta la dimensione della batteria

I produttori di batterie possono ottenere l'effetto di espansione della capacità aumentando le dimensioni originali della batteria. 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 energetica della batteria è limitata dagli elettrodi positivo e negativo della batteria. Poiché la densità di energia dell'attuale materiale dell'elettrodo negativo è molto maggiore di quella dell'elettrodo positivo, l'aumento della densità di energia richiede un continuo miglioramento 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 manganese, nichel cobalto. Possiamo modificare le prestazioni della batteria modificando il rapporto dei tre elementi 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 delle risorse di cobalto, l’aumento della percentuale di nichel ridurrà la quantità di cobalto utilizzata.

Anodo di carbonio silicio

La capacità specifica dei materiali anodici a base di silicio può raggiungere 4200 mAh/g, che è molto superiore alla capacità specifica teorica degli anodi di grafite di 372 mAh/g, quindi è diventato un potente sostituto degli anodi di grafite.

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

Struttura del layout ottimizzata: dal punto di vista delle dimensioni, la disposizione interna del sistema può essere ottimizzata 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, in definitiva, contribuire a realizzare armadi batteria leggeri.

Selezione dei materiali: possiamo scegliere materiali a bassa densità. Ad esempio, la copertura del pacco batteria si è progressivamente trasformata dalla tradizionale copertura in lamiera a quella in materiale composito, in grado di ridurre il peso di circa il 35%. Per il box inferiore del pacco batterie si è progressivamente passati dalla tradizionale soluzione in lamiera a quella in profilato di alluminio, riducendo il peso di circa il 40%, e l'effetto leggerezza è evidente.

Progettazione integrata del veicolo: la progettazione integrata del veicolo e la progettazione della struttura del veicolo sono considerate in modo completo, condividendo e condividendo il più possibile le parti strutturali, come la progettazione anticollisione, per ottenere la massima leggerezza

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