Wat is energiedichtheid?
Energiedichtheid verwijst naar de hoeveelheid energie die is opgeslagen in een bepaalde eenheid van ruimte of massa van materie. De energiedichtheid van een batterij is de hoeveelheid elektriciteit die wordt afgegeven door het gemiddelde volume of de massa-eenheid van de batterij. De energiedichtheid van een batterij wordt over het algemeen verdeeld in twee dimensies: gewichtsenergiedichtheid en volume-energiedichtheid.
Gewichtsenergiedichtheid van de batterij = batterijcapaciteit × ontlaadplatform/gewicht, de basiseenheid is Wh/kg (wattuur/kg)
Volume-energiedichtheid van de batterij = batterijcapaciteit × ontlaadplatform/volume, de basiseenheid is Wh/L (wattuur/liter)
Hoe groter de energiedichtheid van een batterij, hoe meer stroom er per volume- of gewichtseenheid kan worden opgeslagen.
Wat is monomeer energiedichtheid?

De energiedichtheid van een batterij verwijst vaak naar twee verschillende concepten, de ene is de energiedichtheid van een enkele cel en de andere is de energiedichtheid van een batterijsysteem.
Een batterijcel is de kleinste eenheid van een batterijsysteem. M cellen vormen een module en N modules vormen een batterijpakket, wat de basisstructuur is van batterijen voor auto's.
De energiedichtheid van een enkele cel is, zoals de naam al aangeeft, de energiedichtheid op het niveau van een enkele cel.
Volgens het "Made in China 2025"-plan is de ontwikkelingsplan van batterijen voor auto's verduidelijkt: in 2020 zal de energiedichtheid van batterijen 300 Wh/kg bereiken; In 2025 zal de energiedichtheid van de batterij 400 Wh/kg bereiken; In 2030 zal de energiedichtheid van batterijen 500 Wh/kg bereiken. Dit verwijst naar de energiedichtheid op het niveau van een enkele cel.

Wat is systeemenergiedichtheid?

Systeemenergiedichtheid verwijst naar het gewicht of volume van het gehele batterijsysteem na de combinatie van monomeren tot het gewicht of volume van het gehele batterijsysteem. Omdat het batterijsysteem het batterijbeheersysteem, het thermische beheersysteem, hoog- en laagspanningscircuits, enz. bevat, die een deel van het gewicht en de interne ruimte van het batterijsysteem innemen, is de energiedichtheid van het batterijsysteem lager dan die van het enkele lichaam.
Systeemenergiedichtheid = vermogen van het batterijsysteem / gewicht van het batterijsysteem OF volume van het batterijsysteem
Wat beperkt precies de energiedichtheid van lithiumbatterijen?
De chemie achter de batterij is de belangrijkste reden.
Over het algemeen zijn de vier onderdelen van een lithiumbatterij erg cruciaal: de positieve elektrode, de negatieve elektrode, de elektrolyt en het diafragma. De positieve en negatieve elektroden zijn de plaatsen waar de chemische reactie plaatsvindt, wat overeenkomt met de tweede puls van Ren Du, en de belangrijke positie ervan is te zien. We weten allemaal dat de energiedichtheid van een batterijpakketsysteem met ternair lithium als kathode hoger is dan die van een batterijpakketsysteem met lithiumijzerfosfaat als kathode. Waarom is dat?
De bestaande anodematerialen van lithium-ionbatterijen zijn voornamelijk grafiet en de theoretische gramcapaciteit van grafiet is 372 mAh/g. De theoretische gramcapaciteit van lithiumijzerfosfaat, het kathodemateriaal, is slechts 160 mAh/g, terwijl het ternaire materiaal nikkel-kobalt-mangaan (NCM) ongeveer 200 mAh/g is.
Volgens de vattheorie wordt het waterpeil bepaald door het kortste punt van het vat en hangt de ondergrens van de energiedichtheid van lithium-ionbatterijen af van het kathodemateriaal.
Het spanningsplatform van lithiumijzerfosfaat is 3,2 V en de ternaire index is 3,7 V, vergeleken met de twee fasen is de energiedichtheid hoog: een verschil van 16%.
Natuurlijk zal, naast het chemische systeem, het niveau van het productieproces, zoals verdichtingsdichtheid, foliedikte, enz., ook de energiedichtheid beïnvloeden. Over het algemeen geldt dat hoe groter de verdichtingsdichtheid, hoe hoger de capaciteit van de batterij in een beperkte ruimte, dus de verdichtingsdichtheid van het hoofdmateriaal wordt ook beschouwd als een van de referentie-indicatoren van de energiedichtheid van de batterij.
In de vierde aflevering van "Great Power Heavy Equipment II" gebruikt CATL 6-micron koperfolie om de energiedichtheid te verbeteren door geavanceerde technologie te gebruiken.
Als je je aan elke regel kunt houden en helemaal tot dit punt hebt gelezen. Gefeliciteerd, je begrip van batterijen is naar een hoger niveau gegaan.

Hoe kunnen we de energiedichtheid verhogen?
De adoptie van een nieuw materiaalsysteem, de fijne aanpassing van de lithiumbatterijstructuur en de verbetering van de productiecapaciteit zijn de drie fasen voor R&D-ingenieurs om te "dansen met lange mouwen". Hieronder zullen we uitleggen vanuit de twee dimensies van monomeer en systeem.
——De energiedichtheid van monomeren hangt voornamelijk af van de doorbraak van het chemische systeem
1. Vergroot de grootte van de batterij
Batterijfabrikanten kunnen het effect van stroomuitbreiding bereiken door de grootte van de originele batterij te vergroten. Het meest bekende voorbeeld is dat Tesla, het bekende elektrische voertuigenbedrijf dat pionierde met het gebruik van Panasonic 18650-batterijen, deze zal vervangen door een nieuwe 21700-batterij.
Het "verdikken" of "groeien" van de batterijcel is echter slechts een symptoom, geen remedie. De methode om lonen uit de bodem van de ketel te halen, is om de sleuteltechnologie te vinden om de energiedichtheid te verbeteren van de positieve en negatieve elektrodematerialen en elektrolytcomponenten waaruit de batterijcel bestaat.
2. Chemische systeemhervorming
Zoals eerder vermeld, wordt de energiedichtheid van een batterij beperkt door de positieve en negatieve elektroden van de batterij. Aangezien de energiedichtheid van het huidige anodemateriaal veel groter is dan die van de kathode, is het noodzakelijk om het kathodemateriaal continu te upgraden om de energiedichtheid te verbeteren.

Hoge nikkelkathode
Ternaire materialen verwijzen over het algemeen naar de grote familie van nikkel-kobalt-mangaanoxiden en we kunnen de prestaties van batterijen veranderen door de verhouding van nikkel, kobalt en mangaan te veranderen.
In de figuur siliciumkoolstofanode
De specifieke capaciteit van siliciumgebaseerde anodematerialen kan 4200 mAh/g bereiken, wat veel hoger is dan de theoretische specifieke capaciteit van grafietanode van 372 mAh/g, dus het is een sterke vervanging geworden voor grafietanode.
Momenteel wordt het gebruik van silicium-koolstofcomposietmaterialen om de energiedichtheid van batterijen te verbeteren, erkend als een van de ontwikkelingsrichtingen van lithium-ionbatterijanodematerialen in de industrie. Tesla's Model 3 gebruikt een siliciumkoolstofanode.
In de toekomst, als je nog een stap verder wilt gaan - de drempel van 350 Wh/kg van enkele cellen wilt doorbreken, moeten branchegenoten zich mogelijk richten op lithiummetaal-anodebatterijsystemen, maar dit betekent ook de verandering en verbetering van het gehele batterijproductieproces. Het is te zien dat het aandeel van nikkel steeds hoger wordt en het aandeel van kobalt steeds lager wordt. Hoe hoger het nikkelgehalte, hoe hoger de specifieke capaciteit van de cel. Bovendien zal, vanwege de schaarste van kobaltbronnen, het verhogen van het aandeel van nikkel de hoeveelheid gebruikt kobalt verminderen.
3. Systeemenergiedichtheid: verbeter de groeperingsefficiëntie van het batterijpakket
De groep batterijpakketten test het vermogen van de batterij "belegeringsleeuwen" om de enkele cellen en modules te rangschikken, en het is noodzakelijk om het gebruik van elke centimeter ruimte te maximaliseren op voorwaarde van veiligheid.