越來(lái)越多的用戶開始關(guān)注電動(dòng)車電池的品牌、續(xù)航、壽命回收方案等,其實(shí)動(dòng)力電池還有一個(gè)性能指標(biāo),需要在選車、購(gòu)車的過(guò)程中關(guān)注,就是電池的能量密度
因?yàn)殡姵啬芰棵芏戎苯雨P(guān)系到電池的性能、安全,也直接影響一輛電動(dòng)車的體驗(yàn)
先劃重點(diǎn):
動(dòng)力電池正極材料決定電池能量密度,是電池性能重要的指標(biāo),不用材料決定電池物化特性,也包括能量密度。安全和電池能量密度是天平的兩端 電池能量密度分為電芯能量密度和電池(系統(tǒng))能量密度,通常,后者代表該電動(dòng)車的能量密度 電動(dòng)車能量密度還決定電動(dòng)車單車補(bǔ)貼 相同體積或重量下,電池能量密度越大,電能越多,續(xù)航也越長(zhǎng) 相較磷酸鐵鋰,錳酸鋰,三元材料鋰電池的電芯單體能量密度能做的較高
一、電池能量密度是啥?
動(dòng)力電池正極材料有三元鋰、磷酸鐵鋰、鈷酸鋰等,它們很大程度決定了電池性能、穩(wěn)定性、續(xù)航以及壽命。其實(shí),電池正極材料的結(jié)構(gòu)和它的物理、化學(xué)特性還決定了另一個(gè)重要指標(biāo)——“電池能量密度”
電池能量密度的概念和其他物質(zhì)密度的概念一樣,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是單位重量或體積下電池含有的電能。不要小看這個(gè)能量密度的概念。不同電池正極材料有不同的密度,而各家車廠也會(huì)根據(jù)自身產(chǎn)品的需要,調(diào)整車型間電池的性能;不同車廠間,電池種類、能量密度都不盡相同。
各類型電池材料需求也不同(18年9月,圖借自網(wǎng)絡(luò)蓋世大V崔東樹)
舉個(gè)例子(真的是舉例),在你面前有兩粒鈣片(相同品牌,質(zhì)量和含量穩(wěn)定、有可比性),它們的重量和大小一樣,第一種每片含鈣100毫克,另一種每片200毫克,那么同樣補(bǔ)充1000毫克鈣,第一款要吃10粒,第二款吃5粒就行(非廣告,請(qǐng)自動(dòng)忽略品牌和包裝內(nèi)容)
不同密度(鈣含量)的鈣片(圖自網(wǎng)絡(luò))
電池的能量密度和鈣片的鈣含量一樣,相同體積或重量下,能量密度越高提供的電能也就越多,續(xù)航相對(duì)也越長(zhǎng),提高電池能量密度等于增加了車輛續(xù)航。再舉個(gè)例子,一款純電動(dòng)車A,能量密度160wh/kg;電動(dòng)車B,能量密度是140wh/kg,假設(shè)二者的電池重量、車重都相同,那么正常情況下,A一定比B攜帶的電能多,續(xù)航也就越長(zhǎng)。
二、電池能量密度的參照?
嚴(yán)格來(lái)講,電池能量密度分為電芯的能量密度和電池系統(tǒng)的能量密度。前一期我們講過(guò),電池由許多電芯組成,每個(gè)電芯都是獨(dú)立生產(chǎn)的,個(gè)體之間的一致性難免會(huì)存在細(xì)微的差異,它們連接在一起組成模組,多個(gè)模組再和其他電池結(jié)構(gòu)相連,但其中的層層關(guān)卡導(dǎo)致整個(gè)電池系統(tǒng)的能量密度相對(duì)電芯單體有所減少,如果一個(gè)電芯的能量密度是200wh/kg,那么他們組成電池組后,能量密度很有可能減少到150或160wh/kg左右的樣子。
受諸多因素影響,通常電池系統(tǒng)能量密度會(huì)低于單個(gè)電芯的能量密度
通常,一輛電動(dòng)車電池能量密度的高低,是以電池系統(tǒng)的能量密度作為評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)的。你會(huì)想,這和買車有什么關(guān)系?在當(dāng)下,電池系統(tǒng)的能量密度不僅影響電池的性能和續(xù)航,還影響購(gòu)車補(bǔ)貼,補(bǔ)貼多,你花的錢就少,再加上地方補(bǔ)貼,電池能量密度高的電動(dòng)車能幫你省不少錢。
電池能量密度與現(xiàn)今電動(dòng)車補(bǔ)貼(2018年國(guó)家補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn))在現(xiàn)今國(guó)家補(bǔ)貼政策中,總的補(bǔ)貼金額中有一個(gè)系數(shù)是電池系統(tǒng)能量密度調(diào)整系數(shù),這個(gè)系數(shù)有個(gè)區(qū)間(如上圖),如果你買的車電池系統(tǒng)能量密度低,很有可能乘以0.6或1,導(dǎo)致總的補(bǔ)貼變少或不變。
三、增加能量密度?
通常,增加動(dòng)力電池能量密度的方法,是尋找擁有更高能量密度的新材料。但電池行業(yè)經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)、演進(jìn),發(fā)現(xiàn)三元鋰電池從綜合表現(xiàn)上更加符合行業(yè)的需求,可能性比較靠譜,所以一直在這條軌跡上一路發(fā)展。
例如,從最早的鐵電池發(fā)展到鋰離子電池,再?gòu)臉I(yè)界早期的333(1:1:1鎳錳鋁)鋰離子電池體系,向811高鎳體系鋰離子電池邁進(jìn),鎳在電芯中的比例不斷升高;當(dāng)下更多的廠商則通過(guò)增加電芯單體的體積或者改變電池結(jié)構(gòu)等方式增加能量密度。比如特斯拉從18650轉(zhuǎn)向21700電池,則是通過(guò)增加電芯單體的尺寸,獲得更高的能量密度。其實(shí)這種方式,實(shí)質(zhì)上有幾方面改進(jìn),一方面是電芯本身能量密度就有提升,二是減輕了電池系統(tǒng)整體的重量,減少了電芯個(gè)數(shù)的同時(shí),連接線束、結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單,電池系統(tǒng)的損失更小,能量密度能更大。
四、總結(jié):
雖然各地方政策不同,但總體而言,能量密度越高,能獲得的補(bǔ)貼相對(duì)也越高。所以,大家在選購(gòu)電動(dòng)車時(shí),要關(guān)注電池的能量密度。優(yōu)秀的電芯和高效的電池系統(tǒng)設(shè)計(jì),是電池能量密度最大化的關(guān)鍵。