提升动力锂离子电池能量密度的三大路径
来源：宝鄂实业
2021-09-12 15:27
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一、提升轻量化水平间接提高动力锂离子电池能量密度
往日新能源汽车加工公司多采用钢材料制作电动汽车动力锂离子电池托盘，今朝很多公司都在以铝合金材料为主。铝合金的密度为2.7g/cm3，无论在压缩还是焊接等方面，铝合金材质都已非常优秀。而镁合金的密度为1.8g/cm3，碳纤维是1.5g/cm3，这些材料用来加工电池托盘，将可以极大地提高新能源整车的轻量化水平。王子冬认为，轻量化技术仍在不断发展中，将来也将有更多轻量化材料问世。他表示，不仅应研究电池托盘材质的轻量化，从动力锂离子电池单体到系统，都要考虑材质的轻量化问题，这样才能最大限度地提高动力锂离子电池的能量密度。
轻量化要减轻配件重量，但不能降低配件的强度，因此材料的坚固性要考虑。另外，采用更轻的材料，将会面对成本上涨的问题。因此在动力锂离子电池成本还未大规模下降的情况下，实现整车轻量化的当务之急是研发出更可靠、经济的轻量化材料。2016年，沃尔沃表示，倘若将目前的电动汽车电池全部更换成新型轻量化材料，可以降低车重超15%，而且材料成本更低也更为环保。
二、纠结铁锂还是三元不如布局硅碳负极
作为国内两大主流技术路线，近些年磷酸铁锂和三元材料的能量密度都有所提升。由于三元的能量密度更高，而补贴政策又更倾向于高能量密度产品，因此各大电池公司都将三元电池作为公司下一代产品的主力。但比亚迪股份有限公司总经理沈晞认为，虽然三元和铁锂两者在单体能量密度方面相差较大，但在成组后的系统能量密度方面相差无几，在成本和电池储存难度上也无较大差异。所以沈晞提议公司在提升动力锂离子电池能量密度的规划上，可以考虑从动力锂离子电池负极材料入手，在量产产品中使用硅材料(如氧化亚硅负极材料等)，从而提升电池包的整体能量密度。
三、更改电池尺寸提升系统能量密度
更改电池尺寸仍旧是提升电池能量密度的有效方式。虽然特斯拉选择18650技术路线成功吸引了国内众多动力锂离子电池公司的追随，但由于18650电芯单颗容量小，普遍在2-4Ah左右，串并联数量太多，单体失效风险概率较大，导致其在主流新能源乘用车和客车范畴的使用受到一定限制。2017年，率先使用18650电池的特斯拉将目光转向了21700电池并已经实现量产。
据特斯拉CEO马斯克解析，当使用21700电池的Model3汽车上市之后，将会重新审核是不是选用21700电池制造ModelS和ModelX型号汽车。一旦审核通过，21700电池很有可能全面替代特斯拉汽车上的18650电池。据了解，特斯拉采用21700电池后，由于同等能量下，所需电池的数量减少约1/3，这将带来整个pack内部金属连接件数量的减少，从而进一步降低电池pack的重量，整车的能量密度将得到部分提升。而这种方式也为国内18650电池公司在提升能量密度和降成本方面供应了参考。据了解，目前国内18650电池公司基本上都对特斯拉的方式表示认可，并且也在进行相关布局。
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