¿Qué es la densidad de energía?
La densidad de energía se refiere a la cantidad de energía almacenada en una determinada unidad de espacio o masa de materia.La densidad de energía de una batería es la cantidad de electricidad emitida por el volumen o masa media de la batería.La densidad de energía de una batería se divide generalmente en dos dimensiones: densidad de energía de peso y densidad de energía de volumen.
Peso de la batería densidad de energía = capacidad de la batería × plataforma de descarga/peso, la unidad básica es Wh/kg (vatios-hora/kg)
Densidad de energía del volumen de la batería = capacidad de la batería ×plataforma de descarga/volumen, la unidad básica es Wh/L (vatios-hora/litro)
Cuanto mayor sea la densidad de energía de una batería, más energía se puede almacenar por unidad de volumen o peso.
¿Cuál es la densidad de energía de los monómeros?

La densidad de energía de una batería a menudo se refiere a dos conceptos diferentes, uno es la densidad de energía de una sola célula, y el otro es la densidad de energía de un sistema de baterías.
Una célula de batería es la unidad más pequeña de un sistema de baterías.
La densidad de energía de una sola célula, como su nombre indica, es la densidad de energía a nivel de una sola célula.
Según el "Made in China 2025", se ha aclarado el plan de desarrollo de las baterías de potencia: en 2020, la densidad de energía de las baterías alcanzará los 300Wh/kg; en 2025,la densidad de energía de la batería alcanzará los 400Wh/kgEn 2030, la densidad energética de las baterías alcanzará los 500Wh/kg. Esto se refiere a la densidad energética a nivel de una sola célula.

¿Cuál es la densidad de energía del sistema?

La densidad de energía del sistema se refiere al peso o volumen de todo el sistema de baterías después de la combinación de monómeros con el peso o volumen de todo el sistema de baterías.Porque el sistema de la batería contiene el sistema de gestión de la batería, sistema de gestión térmica, circuitos de alta y baja tensión, etc., que ocupan parte del peso y del espacio interno del sistema de baterías,la densidad de energía del sistema de baterías es inferior a la del cuerpo único.
Densidad de energía del sistema = potencia del sistema de baterías / peso del sistema de baterías O volumen del sistema de baterías
¿Qué limita exactamente la densidad de energía de las baterías de litio?
La química detrás de la batería es la razón principal.
En términos generales, las cuatro partes de una batería de litio son muy críticas: el electrodo positivo, el electrodo negativo, el electrolito y el diafragma.Los electrodos positivos y negativos son los lugares donde tiene lugar la reacción química, que es equivalente al segundo pulso de Ren Du, y se puede ver su posición importante.Todos sabemos que la densidad de energía de un sistema de baterías con litio ternario como cátodo es mayor que la de un sistema de baterías con litio fosfato de hierro como cátodo¿Por qué es eso?
Los materiales de ánodo existentes de las baterías de iones de litio son principalmente grafito, y la capacidad teórica en gramos del grafito es de 372 mAh/g. La capacidad teórica en gramos del fosfato de hierro de litio,el material del cátodo, es sólo de 160 mAh/g, mientras que el material ternario níquel-cobalto-manganeso (NCM) es de unos 200 mAh/g.
Según la teoría del barril, el nivel del agua está determinado por el punto más corto del barril, y el límite inferior de la densidad de energía de las baterías de iones de litio depende del material del cátodo.
La plataforma de voltaje del fosfato de hierro de litio es de 3.2V, y el índice ternario es de 3.7V, en comparación con las dos fases, la densidad de energía es alta: una diferencia del 16%.
Por supuesto, además del sistema químico, el nivel del proceso de producción, como la densidad de compactación, el grosor de la lámina, etc., también afectará a la densidad de energía.cuanto mayor sea la densidad de compactación, cuanto mayor sea la capacidad de la batería en un espacio limitado, por lo que la densidad de compactación del material principal también se considera como uno de los indicadores de referencia de la densidad de energía de la batería.
En el cuarto episodio de "Great Power Heavy Equipment II", CATL utiliza papel de cobre de 6 micras para mejorar la densidad de energía mediante el uso de tecnología avanzada.
Si puedes seguir cada línea, léelo hasta este punto. Felicidades, tu comprensión de las baterías ha subido al siguiente nivel.

¿Cómo podemos aumentar la densidad de energía?
La adopción de un nuevo sistema de materiales, el ajuste fino de la estructura de la batería de litio,y la mejora de la capacidad de fabricación son las tres etapas para que los ingenieros de I+D "dancen con mangas largas"A continuación, vamos a explicar desde las dos dimensiones de monómero y sistema.
La densidad energética de los monómeros depende principalmente del avance del sistema químico
1Aumente el tamaño de la batería.
Los fabricantes de baterías pueden lograr el efecto de la expansión de potencia aumentando el tamaño de la batería original.la conocida compañía de vehículos eléctricos que fue pionera en el uso de las baterías Panasonic 18650, lo reemplazará por una nueva batería 21700.
Sin embargo, el "engordamiento" o el "crecimiento" de la célula de la batería es sólo un síntoma, no una 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 del sistema químico
Como se mencionó anteriormente, la densidad de energía de una batería está limitada por los electrodos positivos y negativos de la batería.Dado que la densidad de energía del material del ánodo actual es mucho mayor que la del cátodo, es necesario actualizar continuamente el material del cátodo para mejorar la densidad de energía.

Cátodo de níquel alto
Los materiales terneros generalmente se refieren a la gran familia de óxidos de níquel-cobalto-manganeso, y podemos cambiar el rendimiento de las baterías cambiando la proporción de níquel, cobalto y manganeso.
En la figura el ánodo de carbono de silicio
La capacidad específica de los materiales de ánodo a base de silicio puede alcanzar los 4200 mAh/g, mucho mayor que la capacidad específica teórica del ánodo de grafito de 372 mAh/g,Así que se ha convertido en un fuerte sustituto del ánodo de grafito.
Actualmente,El uso de materiales compuestos de silicio y carbono para mejorar la densidad de energía de las baterías se ha reconocido como una de las direcciones de desarrollo de los materiales de ánodo de las baterías de iones de litio en la industria.El Modelo 3 de Tesla usa un ánodo de carbono de silicio.
En el futuro, si se quiere ir un paso más allá - romper el umbral de 350Wh / kg de células individuales, los pares de la industria pueden tener que centrarse en los sistemas de baterías de ánodo de metal de litio,pero esto también significa el cambio y la mejora de todo el proceso de fabricación de bateríasSe puede ver que la proporción de níquel es cada vez más alta, y la proporción de cobalto es cada vez más baja.cuanto mayor sea la capacidad específica de la célulaAdemás, debido a la escasez de recursos de cobalto, el aumento de la proporción de níquel reducirá la cantidad de cobalto utilizada.
3Densidad de energía del sistema: mejora la eficiencia de agrupación del paquete de baterías
El grupo de paquetes de baterías prueba la capacidad de las baterías "leones de asedio" para organizar las células y módulos individuales,y es necesario maximizar el uso de cada centímetro de espacio en la premisa de la seguridad.