パワーバッテリーのエネルギー密度はどれくらいですか

エネルギー密度（Energydensity）とは、特定の空間または質量物質の単位に蓄えられるエネルギーの量を指します。バッテリーのエネルギー密度は、バッテリーの平均単位体積または質量によって放出される電気エネルギーです。バッテリーのエネルギー密度は、一般に重量エネルギー密度と体積エネルギー密度の 2 つの次元に分けられます。

バッテリー重量エネルギー密度 = バッテリー容量 × 放電プラットフォーム/重量、基本単位は Wh/kg (ワット時/kg)

電池体積エネルギー密度 = 電池容量 × 放電プラットフォーム/体積、基本単位は Wh/L (ワット時/リットル)

バッテリーのエネルギー密度が大きいほど、単位体積または単位重量あたりに蓄えられる電気が多くなります。

モノマーのエネルギー密度はいくらですか?

バッテリーのエネルギー密度は、多くの場合 2 つの異なる概念を指します。1 つは単一セルのエネルギー密度で、もう 1 つはバッテリー システムのエネルギー密度です。

バッテリーセルはバッテリーシステムの最小単位です。 M 個のバッテリーで 1 つのモジュールが形成され、N 個のモジュールで 1 つのバッテリー パックが形成されます。これが車両用動力電池の基本構造です。

単一セルのエネルギー密度は、その名前が示すように、単一セル レベルのエネルギー密度です。

「中国製造2025」によると、動力電池の開発計画が定められている。2020年には電池エネルギー密度が300Wh/kgに達する。 2025 年には、バッテリーのエネルギー密度は 400Wh/kg に達すると予想されます。 2030 年にはバッテリーのエネルギーは密度は500Wh/kgに達します。これは、単一セルレベルのエネルギー密度を指します。

システムのエネルギー密度とは何ですか?

システムエネルギー密度は、モノマーの結合が完了した後のバッテリーシステム全体の重量または体積と比較したバッテリーシステム全体の重量または体積を指します。バッテリーシステムにはバッテリー管理システム、熱管理システム、高電圧および低電圧回路などが含まれており、バッテリーシステムの重量と内部スペースの一部を占めるため、バッテリーシステムのエネルギー密度はモノマーのエネルギー密度よりも低くなります。 。

システムエネルギー密度 = バッテリーシステム電力 / バッテリーシステム重量 または バッテリーシステム体積

リチウム電池のエネルギー密度を制限するものは何ですか?

リチウム電池の 4 つの部分は非常に重要です。正極、負極、電解質、隔膜です。プラス極とマイナス極は化学反応が起こる場所であり、レンとドゥの2つの静脈に相当し、その重要な位置が明らかです。

正極として三元リチウムを使用したバッテリーパックシステムのエネルギー密度が、正極としてリン酸鉄リチウムを使用したバッテリーパックシステムのエネルギー密度よりも高いことは誰もが知っています。どうしてこれなの？

現在のリチウムイオン電池の負極材料のほとんどはグラファイトであり、グラファイトの理論上のグラム容量は 372 mAh/g です。正極材料のリン酸鉄リチウムの理論上のグラム容量はわずか 160mAh/g ですが、三元材料のニッケル・コバルト・マンガン (NCM) は約 200mAh/g です。

リン酸鉄リチウムの電圧プラットフォームは 3.2V、三元指数は 3.7V です。 2 つの相を比較すると、エネルギー密度が高く、その差は 16% です。

エネルギー密度を高めるにはどうすればよいでしょうか?

バッテリーサイズを大きくする

電池メーカーは、元の電池のサイズを大きくすることで容量拡張の効果を得ることができます。最も身近な例は、パナソニックの18650バッテリーを初めて使用した有名な電気自動車会社であるテスラが、それを新しい21700バッテリーに置き換えることです。

化学システム改革

バッテリーのエネルギー密度は、バッテリーの正極と負極によって制限されます。現在の負極材料のエネルギー密度は正極のエネルギー密度よりもはるかに大きいため、エネルギー密度を高めるには正極材料を継続的にアップグレードする必要があります。

高ニッケル陰極

三元材料とは一般に、ニッケル コバルト マンガン酸化物 リチウム酸化物の大きなグループを指します。ニッケル、コバルト、マンガンの3元素の比率を変えることで電池の性能を変えることができます。

ニッケルの割合はますます高くなり、コバルトの割合はますます低くなります。ニッケル含有量が高くなるほど、バッテリーセルの比容量は高くなります。また、コバルト資源は希少であるため、ニッケルの割合を増やすとコバルトの使用量が減ります。

シリコンカーボンアノード

シリコンベースのアノード材料の比容量は 4200mAh/g に達する可能性があり、これはグラファイトアノードの理論上の比容量 372mAh/g よりもはるかに高いため、グラファイトアノードの強力な代替品となっています。

システムエネルギー密度: バッテリーパックの効率を向上させます。

最適化されたレイアウト構造: 寸法の側面からシステムの内部レイアウトを最適化し、バッテリーパックの内部コンポーネントをよりコンパクトかつ効率的にすることができます。

シミュレーション計算により剛性と構造信頼性の確保を前提とした軽量化設計を実現します。このテクノロジーを通じて、トポロジーの最適化とトポグラフィーの最適化を実現でき、最終的にはバッテリーキャビネットの軽量化に役立ちます。

材料の選択: 低密度の材料を選択できます。例えば、電池パックカバーは従来の板金カバーから複合素材カバーに段階的に変更されており、これにより約35％の軽量化が可能となっている。バッテリーパックの下部ボックスについては、従来の板金ソリューションからアルミニウムプロファイルソリューションに段階的に変更され、重量が約 40% 削減され、軽量化の効果は明ら​​かです。

車両の一体設計：車両の一体設計と車両の構造設計を総合的に検討し、衝突防止設計などの構造部品を可能な限り共通化して究極の軽量化を実現

バッテリーは非常に総合的な製品です。パフォーマンスの 1 つの側面を改善したい場合、パフォーマンスの他の側面を犠牲にする可能性があります。これは、バッテリーの設計と開発を理解するための基礎です。パワーバッテリーは車両専用であるため、エネルギー密度がバッテリー品質の唯一の尺度ではありません。