還記得我們上次科普過(guò)的“電池容量”的文章嗎？忘了的點(diǎn)這里。電池容量簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是電池能裝多少電，電池容量越大，裝的電就越多，車(chē)子跑的就越遠(yuǎn)，但這樣會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛過(guò)重，反而影響續(xù)航。所以今天我們來(lái)講一講另一個(gè)提升容量的方法——增大電池能量密度。
■ 什么是電池能量密度
“能量密度”既然被稱為密度，那么就跟我們初中物理學(xué)的概念一樣，它表示單位體積/質(zhì)量電池內(nèi)儲(chǔ)存的電量。也就是說(shuō)，如果電池的能量密度大的話，要實(shí)現(xiàn)相同的容量，就可以少帶幾個(gè)電池，減少電池的重量；或者在相同重量的前提下，多帶幾個(gè)電池，增大電池容量。
密度這個(gè)東西相信大家都能理解，我就不在這里瞎比喻了，但如果真的要比喻一下，下面這個(gè)流傳很廣的，相同重量肥肉和肌肉的體積對(duì)比圖就很合適：
■ 能量密度跟什么有關(guān)？
電池的能量密度基本由電池的正負(fù)極決定的，但只是正負(fù)極活性材料也不能保證電池能發(fā)上電，得有很多非活性物質(zhì)，比如導(dǎo)電輔助劑、活性粉末之間的粘結(jié)劑、隔離膜、陰陽(yáng)極的箔材、絕緣固定的膠紙、鋁塑膜殼或者鋼鋁殼等等。
上面那段話什么意思呢？拿鋰離子電池舉個(gè)例子，正極負(fù)責(zé)產(chǎn)生鋰離子，電解液負(fù)責(zé)運(yùn)輸，負(fù)極負(fù)責(zé)接收。我們站著說(shuō)話不腰疼的分析一下，提高的方法無(wú)非就是：正極多產(chǎn)生點(diǎn)鋰離子，電解液多運(yùn)輸點(diǎn)，負(fù)極多接收點(diǎn)……這是一個(gè)“道理我都懂，就是實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較困難”的事。
比如說(shuō)著名的特斯拉21700電池，就是通過(guò)這些手段來(lái)提高鋰離子電池的能量密度的：使用直徑更大的電芯(21毫米)、提高正極活性物質(zhì)占比、減少結(jié)構(gòu)件等非活性材料的比重。
能量密度的提升也有很多黑科技，如果你足夠關(guān)注電動(dòng)車(chē)的話，能在科技、汽車(chē)網(wǎng)站上刷出很多相關(guān)新聞。
■ 為什么車(chē)企比消費(fèi)者更關(guān)心能量密度？
這個(gè)事是國(guó)家牽的頭，財(cái)政部、工信部、科技部、發(fā)改委聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》，這里面跟電池能量密度有關(guān)的是這幾條：
1.到2020年，鋰離子動(dòng)力電池單體比能量大于300瓦時(shí)/千克；系統(tǒng)比能量爭(zhēng)取達(dá)到260瓦時(shí)/千克（在12月18日發(fā)布的新規(guī)中取消）；成本小于1元/瓦時(shí)；使用環(huán)境達(dá)-30℃到55℃；具備3C充電能力。
2.到2025年，單體比能量達(dá)500瓦時(shí)/千克。
3.力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)單體電池瓦時(shí)/千克、系統(tǒng)260瓦時(shí)/千克的鋰離子電池產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化和整車(chē)應(yīng)用。
那么怎么逼企業(yè)實(shí)現(xiàn)這個(gè)大目標(biāo)呢？只要把能量密度和補(bǔ)貼掛鉤就行了嘛。
按這個(gè)補(bǔ)貼方式來(lái)看，2018年能量密度能達(dá)到160瓦時(shí)/千克就能獲得最高補(bǔ)貼，2019年網(wǎng)傳這個(gè)值要變?yōu)?80瓦時(shí)/千克。
■ 汽車(chē)廠商和電池供應(yīng)商做到什么水平了？
按現(xiàn)在這個(gè)表所展示的情況來(lái)看，好像沒(méi)人能拿到網(wǎng)傳的2019年最高補(bǔ)貼，這里面能量密度最高的是風(fēng)神E70 500，170瓦時(shí)/千克，這個(gè)電池是寧德時(shí)代提供的。
注意特斯拉那個(gè)是電芯能量密度，不是整個(gè)電池組的啊。
但是汽車(chē)廠商和電池廠商也是有小目標(biāo)的，比如這份寧德時(shí)代的產(chǎn)品規(guī)劃顯示，2019年他們是能拿出180瓦時(shí)/千克的電池的。
再看比亞迪，比亞迪明年計(jì)劃主推235瓦時(shí)/千克的三元方形電芯產(chǎn)品，但具體應(yīng)用狀況如何，還將受到政策、市場(chǎng)等多方面因素影響。照此成組效率推測(cè)，比亞迪明年也可能達(dá)到180瓦時(shí)/千克的水平。
還有國(guó)軒高科，此前他們承接了國(guó)家科技部的300瓦時(shí)/千克高能量密度電池專項(xiàng)課題，目前該項(xiàng)目進(jìn)展順利，新技術(shù)也將在未來(lái)逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
■ 聽(tīng)說(shuō)電池能量密太高影響安全？
對(duì)于目前鋰離子電池來(lái)說(shuō)，高能量密度就意味著單位體積內(nèi)活躍的鋰離子更多，鋰離子這個(gè)東西就是喜歡燃燒，也就是從理論上來(lái)講，盲目追求過(guò)高能量密度，而保護(hù)措施又跟不上的話，的確會(huì)導(dǎo)致安全性降低。
要不你們以為，上面說(shuō)的《關(guān)于調(diào)整完善新能源汽車(chē)推廣應(yīng)用財(cái)政補(bǔ)貼政策的通知》里第一條的前半句為什么被取消了？
關(guān)于安全問(wèn)題，只能靠各位專家來(lái)不斷攻克了，我們這些凡人在此多說(shuō)也無(wú)用，邦老師給大家介紹幾種增加電池安全性的理論方法吧。
1.從單體電芯方面努力，比如正負(fù)極材料的改進(jìn)、電解液添加阻燃劑等。
2. 從PACK的層面努力，更注重電池與使用環(huán)境的關(guān)系，比如說(shuō)廠商經(jīng)常拿來(lái)宣傳的各種電池包測(cè)試等，加強(qiáng)防護(hù)結(jié)構(gòu)、阻燃設(shè)計(jì)、過(guò)流保護(hù)等都是有用的辦法。
▲ 某電池穿刺實(shí)驗(yàn)視頻截圖
3. 接著就是BMS等系統(tǒng)控制方面的東西，如果說(shuō)前面兩個(gè)是讓電池身體更強(qiáng)壯，裝備更齊全，那BMS的加強(qiáng)就是讓電池的腦子變得更好。大家如果想詳細(xì)了解，可以看看之前邦老師的文章：一年起火40多次，召回3.56萬(wàn)缺陷車(chē) 今年電動(dòng)車(chē)怎么了？
■ 邦點(diǎn)評(píng)
一句話，作為一個(gè)媒體和消費(fèi)者，我們希望廠商在2019年能在保證安全的前提下，讓自己的車(chē)子能拿到盡可能高的補(bǔ)貼，畢竟安全和金錢(qián)是我們最關(guān)心的問(wèn)題不是？如果這兩點(diǎn)真的互為矛盾的話，那邦老師建議選擇的，當(dāng)然是舍“金錢(qián)”而取“安全”。
