新能源汽车电池能量密度如何提升
来源：宝鄂实业
2019-03-14 13:03
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新能源汽车的购买心理障碍很多，但其中最为焦虑的恐怕就是续航能力了。就笔者的试驾而言，厂家说标称的续航里程一般都要再打个对折。这更加剧了焦虑感。
主要是由于电池的原因。
纯电动新能源汽车想要增加续航里程，其实方法很简单，就是堆足够多的电池。
其实道理又不难，多堆电池而已，堆的多就跑的远，小学生都能做的加法啊。但为什么基本没有厂家这么做呢？
看似简单，实际不简单。我们以特斯拉为例，75kWh的电池标称续航为469KM，那么很简单了，装1505kWh的电池应该可以跑938KM，装上2255kWh的电池就可以跑1407KM。这是很简单的数学题，两倍电池就两杯续航，三倍电池就三倍续航。很天经地义。
但基本没戏，这是因为增加的电池电量基本都用来承受电池本身的重量了。好比行军打仗，背上三天的干粮就能走三天，那么背上一百天的干粮能否走三月呢？似乎可行，但其实连三分钟都走不了，粮食直接把人压死了。
所以真正的解决之道，只能是提高电池密度。将普通饼干做成压缩饼干。
顺便说一下，受限于目前的电池技术，动力电池的能量密度再130-160WH/kg之间，而汽油则为12222WH/kg，所以新能源汽车的的动力电池往往高达数百公斤但仅能提供二百多公里的续航里程。
也就是说能量密度限制了目前新能源汽车的发展，在能量密度无法提高的情况下，电池堆积到一定程度，重量将反噬自身。当然这或许未必是坏事，毕竟好多人就喜欢手感重的。
目前主流的是18650电芯，目前国家提出了《中国制造2025》规划，明确了动力电池的发展：2020年电池能量密度要达到300Wh/kg；2025年要达到400Wh/kg；2030年要达到500Wh/kg。
此外还需要参考系统能量密度，因为电池是个系统，还要包含电池管理系统、热管理系统、高低压回路等，这些不见也要占用电池系统的重量和内部空间的。因此最终作为成品的电池系统的能量密度远比单颗电芯要低。
如何提升能力量密度？
可以从单体和系统两个维度进行密度提升。涵盖新材料采用、电池结构精调和制造能力提升三方面。
1、增大电池尺寸
电池厂家可以通过增大原来电池尺寸来达到电量扩容的效果。我们最熟悉的例子莫过于率先使用松下18650电池的知名电动车企特斯拉将换装新款21700电池。
但是电芯“变胖”或者“长个”只是治标，并不治本。釜底抽薪的办法，是从构成电池单元的正负极材料以及电解液成分中，找到提高能量密度的关键技术。
2、化学体系变革
电池的能量密度受制于电池的正负极。由于目前负极材料的能量密度远大于正极，所以提高能量密度就要不断升级正极材料。
3、系统能量密度
提升电池包的成组效率，需要以安全性为前提，最大程度地利用每一寸空间。电池包的“瘦身”主要有以下几种方式。
①优化排布结构。从外形尺寸方面优化系统内部的布置，让电池包内部零部件排布更加紧凑高效。
②拓扑优化。可以通过仿真计算在确保刚强度及结构可靠性的前提下实现减重设计，实现拓扑优化和形貌优化最终帮助实现电池箱体轻量化。
③选材。可以选择低密度材料，如电池包上盖已经从传统的钣金上盖逐步转变为复合材料上盖，可以减重约35%。针对电池包下箱体，已经从传统的钣金方案逐步转变为铝型材的方案，减重量约40%，轻量化效果明显。
④整车一体化设计。整车一体化设计与整车结构设计通盘考虑，尽可能共享、共用结构件，例如防碰撞设计，实现极致的轻量化。
影响动力电池性能的不仅仅是能量密度一个指标，还有比功率密度、安全性、一致性和循环寿命等多种因素，在众多指标和成本之间找到平衡点才是王道，单一提升莫个单项并不是发展之道。
