电动汽车电池密度增长,电动汽车电池密度增长的原因

大家好，今天小编关注到一个比较有意思的话题，就是关于电动汽车电池密度增长的问题，于是小编就整理了4个相关介绍电动汽车电池密度增长的解答，让我们一起看看吧。

1. 从物理层面考虑，锂电池最高可以做到多大能量密度？还有没有比锂电池能量密度更大的？
2. 能量密度最大的电池是什么？
3. 电池的能量密度是由什么决定的？能做到100kw/kg吗？有没有物理学上的上限？
4. 理论上，电池能量密度超过汽油，充电速度超过加油，存在这种可能性吗，限制哪里呢？

从物理层面考虑，锂电池最高可以做到多大能量密度？还有没有比锂电池能量密度更大的？

我来换个思路聊聊电池能量密度的顶点

电动车市场能做多大，电动车能跑多远，核心在于能量密度。能量密度决定电动汽车的命运。

先看看汽油能量密度，44MJ/ Kg,折合32MJ/ L

1度电=3.6MJ/

所以汽油1升含有约9度电的样子。

汽油发电效率一般30%.1升汽油发3度电。或者说1公斤汽油发4度电

三元锂电池1公斤当前0.2度电的样子。

所以，按重量，20公斤电池=1公斤汽油，跑一样的路程。20倍的关系。

那么。50公斤(70升)汽油跑的里程800公里，需要1吨锂电池了。这就难以承受了。

一般乘用车也就用电池400-500公斤的样子，跑400-500公里。

这个问题太宽泛，答案很难具有参考意义。短期内到2025年之前，硬壳电芯撑死350Wh/kg，采用811+Si，2030年前可以达到400-500Wh/kg，***用的是固态电池，再往上就是锂空气电池，传言可以达到700Wh/kg，但是还没有工业化的产品不好说。电池的产业化至少十年以上，所以说估计二三十年没基本就这水平了，远了变数太大。

电池是储存电能的装置，我们当然希望同样的电池储存的电越多越好。电池技术的发展也是冲着这个目标去的，从最初的铅酸蓄电池，镍镉电池，到镍氢电池，直到今天的锂离子，锂聚合物等电池，电池的“能力”越来越强，“劲”越来越大。不过，对电池的要求，我们是从未放弃的。

电池“能力”的重要指标就是能量密度，它表示了单位体积或者单位质量所含能量的大小，它反映了电池储存电能的大小，提高能量密度就成了人们一直以来在研究和寻找突破的核心。

能量密度的极限在哪里？我们就得从锂电池的物理结构上来分析。

锂电池的四个主要结构是正极，负极，电解质和膈膜，正负极是通过电解质发生化学反应，锂离子从负极脱出，通过单向的隔膜跑到正极，嵌入正极，形成电流，这样电池就放出电了。抛开电解质和隔膜，正负极就是电池“发电”的根本所在，所以从正负极材料上下功夫就是提高能量密度的关键所在。

先看正极材料。锂电池的正极材料使用三元锂，何为三元锂？三元锂指的是镍钴锰酸锂氧化物，那么通过调整其中镍、钴、锰三种元素比例就能改变电池的性能。研究发现，镍的占比越高，钴的占比越低，意味着电芯的比容量就越高。比容量是电池单位重量的容量，比容量越高就意味着电池的能量密度越大。

再看负极材料，正极材料普遍为三元锂材料的前提下，负极材料就成为锂中最关键的环节。目前，锂电池负极材料主要包括碳材料、过渡金属的氧化物、合金材料、硅材料及其他含硅材料，含锂的过渡金属的氮化物以及钛酸锂材料。人们就是在这些负极材料中寻找最佳，以提升电池的性能。就当前的研究和开发进展程度看，使用硅碳复合材料来提升电池能量密度是公认的锂电池负极材料发展方向之一。

就目前国内市场上已经成熟的锂电池产品而言，最大能量密度可以达到200Wh/kg。《中国制造2025》里提出，到2020年，电池能量密度达到300Wh/kg；到2025年，电池能量密度达到400Wh/kg；到2030年，电池能量密度达到500Wh/kg。这些目标的实现都需要在正负极材料的研究上下功夫，随着科技水平的提高和研究的深入，相信将来的锂电池能量密度会逐渐提高，电动产品的应用也将越来越广。现阶段还没有出现成熟的比锂电池能量密度更大的电池。能获知的最新信息是美国在去年年底发布了一项新的研究成果：氟化物负极材料，并在研究基于三氟化镧核壳负极的电池。

（1）特性：锂电池最大的优点就是能量比较高，具有高储存能量密度，已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍；锂离子电池的重量是相同容量的镍镉或镍氢电池的一半，体积是镍镉的20-30%，镍氢的35-50%。

（2）原因：这是由于它的发电原理决定的，因为锂电池中的锂是质子数为3的原子，同样的质量下，锂电池的mol数量更多，产生的能量更强，所以能量密度更大。下面是锂电池的原理介绍。

（3）原理：“锂电池”，是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生，使用以下反应：Li+MnO2=LiMnO2该反应为氧化还原反应，放电。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。

电池是讲用途的， 各有长短。锂电池虽好， 缺点也不少。缺点一， 低温性能不行。 镍镉电池就比它好缺点2， 循环寿命一般般， 500次～1000次。你别看镍镉电池很老很早的东西了， 那个东东， 高级的镍镉电池，循环寿命可达10000次。 别不信， 结合其好的低温性能， 太空卫星上用的就是这种电池，锂电池是万万不行的。缺点3， 安全性能。 不多说了， 没见过铅酸， 镍氢镍镉电池爆炸的， 就见手机锂电池笔记本锂电池噼里啪啦爆个不断。所以， 最好限定一个范围或者使用环境使用对象来说这个比较好。 没有万能的好电池。

能量密度最大的电池是什么？

1、如果能可控湮灭的话，理论上能做到最大的是核聚变电池，但是还没有成功的案例。

2、纳米线电池的能量密度是2.54MJ/KG,常见的锂离子电池只有0.46到0.72MJ/KG。

3、在2014年亚特兰大先进汽车电池会议上，美国铝业公司与以色列Phinergy公司就Phinergy铝-空气电池的进一步研发问题签订了联合开发协议。据说该电池能量密度可以达到普通锂电池的50倍。

【结论】作为日常我们能使用到的电池，锂电池可能是能量密度最高的了。（最初的特斯拉纯电动汽车，曾使用过数千块普通手机电池作为动力电池组。）

电池的能量密度是由什么决定的？能做到100kw/kg吗？有没有物理学上的上限？

业余的回答一下，有肯定是有的，但不是现在。然后做得这么高能量密度的话，估计不可能，要是能做得这么高，别说汽车都变电车了，估计很多的交通工具甚至是工程机械都成电动的了。还有个重点，保护，保护不好，这电池有可能变成***，或者给别有用心的人使用的话，科技尖端的东西也能成为战争的武器。其实以前学的最简单的电池就是通过氧化还原反应产生电流的，所以简单的说，能量密度大的，氧化还原反应就更剧烈，而且这些类型电池都是会出现寿命缩减。我个人觉得以后的电池应该会变成类似固态电容的结构，没有液态电解质，层数多而薄，不容易击穿，寿命长。

这个问题，估计没有多少人阐述清楚，本人曾经回答了获得300多万阅读量，一举获得汽车达人称号。

能量密度从微观上来说，就是转移一个电荷需要的质量，也就是平均分子量。

氢转移一个电荷是1.氧化反应生成水，

汽油平均分子按CH3表示，分子量15，转移4个电荷，相当于转移1个电荷大约为4.(3.3左右)

而三元锂电池，Li（NiCoMn）O2，，分子量207

转移一个电荷Li+

意思就是，1公斤氢燃烧释放的能量=4公斤汽油=207公斤三元锂电池。

或者说，1公斤汽油的能量=50公斤电池，

换种看懂的说法，1公斤汽油含有13度电，1公斤三元锂电池含0.2度电，这就是能量密度。

可见，三元锂电池能量密度与汽油相比，悬殊太大。即使提高1倍，不过0.4度电/公斤而已，依然是一个鞭炮和手榴弹的对比。

电池和汽油，都是靠氧化还原反应释放能量。电池为了能够充电重复使用，氧化剂和还原剂都封装在一个密闭体积内，在使用过程中基本没有质量变化。而汽油就不同了，它只作为还原剂，燃烧需要的氧化剂——[_a***_]，由大气获得；燃烧产物，二氧化碳，直接排放回大气。一吨汽油燃烧，大约产生3吨的二氧化碳。如果强制汽车把燃烧产生的二氧化碳带在车上，一百斤的油箱烧光了，等于车上多坐了两个人。

因此说汽油的能量密度高，一部分是因为不考虑二氧化碳排放的问题。而普通充电电池必须自带氧化剂，能量密度总也达不到汽油的标准。相比之下，氢燃料电池看起来更有希望，从大气中吸氧，产物是水。

理论上，电池能量密度超过汽油，充电速度超过加油，存在这种可能性吗，限制哪里呢？

就拿目前广泛使用的高能量密度的三元动力电池来说，其单位质量的能量密度的理论极限350Wh/kg，现在比亚迪和宁德时代等动力电池龙头的技术水平已接近理论极限。

如果先要再进一步提高质量能量密度，必须使用更高含量的镍，但是镍合物的热稳定性较差，电池包过热时镍合物会放热放热导致自燃风险，以牺牲电池安全换来更高的质量能量密度是绝对不允许的。

1kg的三元锂电池理论上最多提供350Wh（1260kJ）的能量，1kg汽油的燃烧热值是46000kJ，如不考虑能量转换效率，两者能量密度差了一个数量级，就目前而言电池能量密度超过汽油是不存在这种可能性的。

当然就前瞻性技术，比如固态电池来说，它的表现要比三元锂电池好。固态电池能量密度可达400Wh/kg，比三元锂电池多两倍以上，但想要实现和汽油一个表现也不现实。

最近频频上热搜的比亚迪“刀片电池的”本质上也没有在电池材料上做出创新，而是另辟蹊径通过电池系统的重新布局，提高电池包的空间利用率，从而达到提高电池系统能量密度，让比亚迪“汉”有更高的续航里程，由此可见想要在电池材料方向突破能力量密度的桎梏有多么难。

保时捷研发出了450KW世界最强超级充电桩，官方宣称充电3分钟续航100公里，15分钟即可充电80%，如果未来能到达这种充电技术未来能够普及，基本上与特意去加油站加一次的油的时间差不多了（但和纯加油时间比肯定是不行的），新能源车的充电慢的烦恼再也不会被人诟病。

但是大功率快充的实现，需要与动力电池互相匹配，同时由于超高电压，会使充电桩和汽车的电气系统的成本成倍增加，这将成为制约超大功率快充发展的关键因素，最终商用的超级快充技术会如何还是要取决于成本和充电效率的平衡。

到此，以上就是小编对于电动汽车电池密度增长的问题就介绍到这了，希望介绍关于电动汽车电池密度增长的4点解答对大家有用。

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