你知道動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)輕量化技術(shù)有哪些方面嗎？

人類社會(huì)的進(jìn)步離不開社會(huì)上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計(jì)者的努力，其實(shí)很多人并不會(huì)去了解電子產(chǎn)品的組成，比如動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)。目前，電動(dòng)汽車使用的電池大多數(shù)是鋰離子電池。單體電芯通過串、并聯(lián)方式實(shí)現(xiàn)高電壓和高能量的電池系統(tǒng)。過重的電池系統(tǒng)使電動(dòng)汽車的續(xù)航能力與傳統(tǒng)燃油汽車相比明顯不足，有數(shù)據(jù)表明，電動(dòng)汽車質(zhì)量減10%能提高續(xù)駛里程5.5%。

一、提高單體電芯的能量密度

當(dāng)前，中國用于電動(dòng)汽車的電池主要使用磷酸鐵鋰和三元材料作為正極材料。磷酸鐵鋰電池由于其最佳的安全性能和循環(huán)壽命已被大規(guī)模工業(yè)化。國內(nèi)許多電池工廠都選擇生產(chǎn)這種類型的電池，例如深圳比亞迪和合肥國軒。然而，磷酸鐵鋰電池的比能較低（120?170Wh / kg），而三元電池的比能較高（180?220Wh / kg），可以更好地滿足巡航的市場需求。
1使用大容量正極材料
陰極材料的容量和電壓是限制電池能量密度的最重要因素。正極材料的質(zhì)量占單個(gè)電池的40％至45％。因此，使用高工作電壓和高容量陰極材料可以顯著提高電池的能量密度。
通過混合鎳，鈷和錳的比例，三元鎳鈷錳酸鋰（NCM）材料可以獲得不同的材料性能。目前，三元鋰離子電池的重要應(yīng)用是NCM111和NCM523。鎳鈷錳三元材料的比例從1：1：1、5：2：3到6：2：2、8：1：1可以增加電極材料的克容量，從而制成高鎳三元材料高容量。引起廣泛關(guān)注。一般而言，三元材料中鎳的比例越高，材料每單位質(zhì)量貢獻(xiàn)的能量越多，制得的電池的能量密度越高，但是電池的循環(huán)性能和穩(wěn)定性降低。

鋁酸鋰鎳鈷（NCA）是另一種高鎳三元材料。高鎳含量使NCA的比容量更高，達(dá)到190Ah / kg。它是高能量密度鋰離子電池最有希望的正極材料。一。鎳鈷鋁酸鋰的結(jié)構(gòu)類似于三元NCM811體系，但鋁摻雜后的材料穩(wěn)定性和循環(huán)性能更好，已成功應(yīng)用于電動(dòng)汽車。
2使用大容量負(fù)極材料
在工業(yè)化的鋰離子電池中，負(fù)極的質(zhì)量約占電池質(zhì)量的15％至20％。石墨的理論比容量為372mAh / g，是常用的負(fù)極材料，但是其電池能量密度的提高受到限制。硅陽極的理論比容量高達(dá)4200mAh / g，是石墨容量的10倍以上，已成為發(fā)展高容量陽極材料的熱點(diǎn)。為了解決純硅陽極材料的體積膨脹和循環(huán)不良的問題，一種方法是制備納米硅材料，另一種方法是制備硅復(fù)合材料，硅/碳或硅氧復(fù)合材料。
另外，在使用過程中，將硅基負(fù)極材料與石墨負(fù)極混合，并且其添加量為約5％-10％，這在一定程度上降低了體積效應(yīng)并提高了循環(huán)壽命。特斯拉的電池部分使用硅碳陽極，這為硅碳陽極在動(dòng)力鋰離子電池中的應(yīng)用打開了序幕。在應(yīng)用過程中，硅碳陽極用于過程控制，使用比例，電解質(zhì)成分優(yōu)化和電池。必須對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)研究，以滿足動(dòng)力鋰離子電池的需求。
3提高極片中活性物質(zhì)占比
通常，電池的正極和負(fù)極片的成分包括活性材料，導(dǎo)電劑和粘合劑。導(dǎo)電劑和粘合劑的比例降低，這增加了活性材料的比例并增加了單電池的能量。目前，碳納米管，碳纖維，石墨烯等導(dǎo)電劑的應(yīng)用可以有效降低導(dǎo)電劑的比例，從傳統(tǒng)的3％-4％降低到0.5％-1％。索爾維（Solvay），阿塞瑪（Acema）等粘接劑制造商正在開發(fā)具有更好粘接性能的新產(chǎn)品，將活性材料的比例提高到97％至98％，從而有效地提高了電池的能量密度。
4減輕電芯輔材質(zhì)量
電池輔助材料包括正極和負(fù)極集電器，隔板材料和電池包裝材料。在確保單電池安全性能的前提下，可以通過減小電池集電器的厚度，減薄隔膜的厚度或降低電池包裝材料的質(zhì)量來提高電池的能量密度。本文只能使您對動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)有一個(gè)初步的了解。這對您入門很有幫助。同時(shí)，它需要不斷總結(jié)，以便您可以提高自己的專業(yè)技能。也歡迎您討論本文的一些知識點(diǎn)。