太阳集团 的能量密度(Energydensity)是指在单位必然的空间或品德物资中贮存能量的巨细。太阳 的能量密度也便是太阳 均匀单位体积或品德所开释出的电能。太阳集团 的能量密度普通分分量能量密度和体积能量密度两个维度。

太阳 分量能量密度=太阳 容量×放电平台/分量，根基单位为Wh/kg(瓦时/公斤)

太阳 体积能量密度=太阳 容量×放电平台/体积，根基单位为Wh/L(瓦时/升)

太阳 的能量密度越大，单位体积、或分量内存储的电量越多。

甚么是单体太阳 能量密度？

太阳 的能量密度经常指向两个差别的观点，一个是单体电芯的能量密度，一个是太阳 体系的能量密度。

电芯是一个太阳 体系的最小单位。M个电芯组成一个模组，N个模组组成一个太阳 包，这是车用能源太阳 的根基布局。

单体电芯能量密度，望文生义是单个电芯级别的能量密度。

按照《中国建造2025》明白了能源太阳 的成长计划：2020年，太阳 能量密度到达300Wh/kg；2025年，太阳 能量密度到达400Wh/kg；2030年，太阳 能量密度到达500Wh/kg。这里指的便是单个电芯级别的能量密度。

甚么是太阳 体系能量密度？

体系能量密度是指单体组合完成后的全部太阳 体系的电量比全部太阳 体系的分量或体积。因为太阳 体系外部包罗太阳 办理体系，热办理体系，凹凸压回路等占有了太阳 体系的局局部量和外部空间，是以太阳 体系的能量密度都比单体能量密度低。

体系能量密度=太阳 体系电量/太阳 体系分量OR太阳 体系体积

事实是甚么限定了太阳集团 的能量密度？

太阳 面前的化学体系是首要缘由难逃其咎。

普通而言，太阳集团 的四个局部很是关头：正极，负极，电解质，膈膜。正负极是产生化学反映的处所，相称于任督二脉，首要位置可见一斑。咱们都晓得以三元锂为正极的太阳 包体系能量密度要高于以磷酸铁锂为正极的太阳 包体系。这是为甚么呢？

现有的锂离子太阳 负极资料多以石墨为主，石墨的实际克容量372mAh/g。正极资料磷酸铁锂实际克容量只要160mAh/g，而三元资料镍钴锰(NCM)约为200mAh/g。

按照木桶实际，水位的凹凸决议于木桶最短处，锂离子太阳 的能量密度上限取决于正极资料。

磷酸铁锂的电压平台是3.2V，三元的这一目标则是3.7V，两比拟拟，能量密度高低立分：16%的差额。

固然，除化学体系，出产工艺水平如压实密度、箔材厚度等，也会影响能量密度。普通来讲，压实密度越大，在无限空间内，太阳 的容量就越高，以是主材的压实密度也被看作太阳 能量密度的参考目标之一。

在《大国重器II》第四集合，宁德时期接纳了6微米铜箔，操纵进步前辈的工艺水平，晋升了能量密度。

若是你能对峙每行读上去一向读到这里。祝贺，你对太阳 的懂得已上了一个条理。

若何进步能量密度呢？

新资料体系的接纳、太阳集团 布局的精调、建造才能的晋升是研发工程师“多财善贾”的三块舞台。上面，咱们会从单体和体系两个维度停止讲授。

单体能量密度，首要依托化学体系的冲破

1、增大太阳 尺寸

太阳 厂家能够经由过程增大本来太阳 尺寸来到达电量扩容的结果。咱们最熟习的例子莫过于：领先操纵松下18650太阳 的着名电动车企特斯拉将换装新款21700太阳 。

可是电芯“变胖”或“长个”只是治标，并不治标。釜底抽薪的体例，是从组成太阳 单位的正负极资料和电解液成份中，找到进步能量密度的关头手艺。

2、化学体系变更

后面提到，太阳 的能量密度受制于由太阳 的正负极。因为今朝负极资料的能量密度弘远于正极，以是进步能量密度就要不时进级正极资料。

高镍正极

三元资料通指镍钴锰酸锂氧化物大师族，咱们能够经由过程改变镍、钴、锰这三种元素的比例来改变太阳 的机能。

硅碳负极

硅基负极资料的比容量能够到达4200mAh/g，远高于石墨负极实际比容量的372mAh/g，是以成为石墨负极的无力替换者。

今朝，用硅碳复合资料来晋升太阳 能量密度的体例，已是业界公认的锂离子太阳 负极资料成长标的目的之一。特斯拉宣布的Model3就接纳了硅碳负极。

在将来，若是想要百尺竿头更进一步——冲破单体电芯350Wh/kg的关隘，业内同业们能够须要着眼于锂金属负极型的太阳 体系，不过这也象征着全部太阳 建造工艺的更迭与精进。中几种典范三元资料中能够看出，镍的占比愈来愈高，钴的占比愈来愈低。镍的含量越高，象征着电芯的比容量就越高。别的，因为钴资本稀缺，进步镍的比例，将下降的下降钴的操纵量。

3、体系能量密度：晋升太阳 包的成组效力

太阳 包的成组磨练的是太阳 “攻城狮“们对单体电芯和模组排兵排阵的才能，须要以宁静性为条件，最大水平地操纵每寸空间。

太阳 包的“瘦身”首要有以下几种体例。

优化排布布局

从形状尺寸方面，能够优化体系外部的安排，让太阳 包外部零部件排布加倍松散高效。

拓扑优化

咱们经由过程仿真计较在确保刚烈度及布局靠得住性的条件下，完成减重设想。经由过程该手艺，能够完成拓扑优化和描摹优化终究赞助完成太阳 箱体轻量化。

选材

咱们能够挑选低密度资料，如太阳 包上盖已从传统的钣金上盖慢慢改变为复合资料上盖，能够减重约35%。针对太阳 包下箱体，已从传统的钣金计划慢慢改变为铝型材的计划，减分量约40%，轻量化结果较着。

整车一体化设想

整车一体化设想与整车布局设想全盘斟酌，尽能够同享、共用布局件，比方防碰撞设想，完成极致的轻量化

太阳 是一个很全方位的产物，你要晋升某一方面的机能，能够会就义其余方面的机能，这是太阳 设想研发的懂得根本。能源太阳 属于车载公用，因此能量密度不是权衡太阳 品德的独一标准。