چگالي انرژي چيست؟
چگالی انرژی به مقدار انرژی ذخیره شده در یک واحد مشخص از فضا یا جرم ماده اشاره دارد.تراکم انرژی یک باتری مقدار برق منتشر شده توسط متوسط واحد حجم یا جرم باتری است.تراکم انرژی یک باتری به طور کلی به دو بعد تقسیم می شود: تراکم انرژی وزن و تراکم انرژی حجم.
وزن باتری، تراکم انرژی = ظرفیت باتری × پلتفرم تخلیه/وزن، واحد پایه Wh/kg (وات ساعت/kg)
چگالی انرژی حجم باتری = ظرفیت باتری ×پلتفرم تخلیه/حجم، واحد پایه Wh/L (وات ساعت/لیتر) است
هرچه تراکم انرژی یک باتری بیشتر باشد، قدرت بیشتری می تواند در هر واحد حجم یا وزن ذخیره شود.
چگالي انرژي مونومر چيست؟

تراکم انرژی یک باتری اغلب به دو مفهوم مختلف اشاره دارد، یکی تراکم انرژی یک سلول واحد است و دیگری تراکم انرژی یک سیستم باتری است.
یک سلول باتری کوچک ترین واحد یک سیستم باتری است. سلول های M یک ماژول را تشکیل می دهند و ماژول های N یک بسته باتری را تشکیل می دهند که ساختار اساسی باتری های قدرت خودرو است.
چگالی انرژی یک سلول، همان طور که از نامش معلوم است، چگالی انرژی در سطح یک سلول است.
بر اساس "ساخته شده در چین 2025"، برنامه توسعه باتری های قدرت مشخص شده است: در سال 2020، تراکم انرژی باتری ها به 300Wh / kg خواهد رسید. در سال 2025،تراکم انرژی باتری به 400Wh/kg می رسد.در سال 2030، تراکم انرژی باتری ها به 500Wh/kg خواهد رسید. این به تراکم انرژی در سطح یک سلول واحد اشاره دارد.

چگالي انرژي سيستم چيست؟

تراکم انرژی سیستم به وزن یا حجم کل سیستم باتری پس از ترکیب مونومرها به وزن یا حجم کل سیستم باتری اشاره دارد.چون سیستم باتری شامل سیستم مدیریت باتری است، سیستم مدیریت حرارتی، مدارهای ولتاژ بالا و پایین و غیره که بخشی از وزن و فضای داخلی سیستم باتری را اشغال می کنند،تراکم انرژی سیستم باتری کمتر از واحد واحد است..
تراکم انرژی سیستم = قدرت سیستم باتری / وزن سیستم باتری OR حجم سیستم باتری
دقیقاً چه چیزی تراکم انرژی باتری های لیتیوم را محدود می کند؟
علت اصلی این اتفاق، شیمی پشت باتری است.
به طور کلی، چهار قسمت از یک باتری لیتیوم بسیار مهم هستند: الکترود مثبت، الکترود منفی، الکترولیت و دیافراگم.الکترودهای مثبت و منفی مکان هایی هستند که واکنش شیمیایی در آنها رخ می دهد.، که معادل دومین نبض رن دو است و موقعیت مهم آن را می توان دید.همه ما می دانیم که تراکم انرژی یک سیستم باتری با لیتیوم سه گانه به عنوان کاتد بالاتر از یک سیستم باتری با لیتیوم فوسفات آهن به عنوان کاتد استچرا؟
مواد آنود موجود در باتری های لیتیوم یون عمدتا گرافیت هستند و ظرفیت گرمی نظری گرافیت 372mAh/g است. ظرفیت گرمی نظری لیتیوم فوسفات آهن،ماده کاتود، تنها 160mAh/g است، در حالی که مواد سه گانه نیکل-کوبالت-مانگنز (NCM) حدود 200mAh/g است.
بر اساس نظریه بشکه، سطح آب با کوتاه ترین نقطه بشکه تعیین می شود و حد پایین تراکم انرژی باتری های لیتیوم یون به ماده کاتود بستگی دارد.
بستر ولتاژ لیتیوم فوسفات آهن 3.2V است و شاخص ترنری 3.7V است، در مقایسه با دو فاز، تراکم انرژی بالا است: تفاوت 16%.
البته، علاوه بر سیستم شیمیایی، سطح فرآیند تولید مانند تراکم فشرده سازی، ضخامت ورق و غیره، همچنین بر تراکم انرژی تاثیر می گذارد.هرچه تراکم فشرده سازی بیشتر باشد، هرچه ظرفیت باتری در یک فضای محدود بیشتر باشد، بنابراین تراکم فشرده سازی مواد اصلی نیز به عنوان یکی از شاخص های مرجع تراکم انرژی باتری در نظر گرفته می شود.
در قسمت چهارم سریال "تجهیزات سنگین قدرت بزرگ دوم"، CATL از ورق مس 6 میکروونی برای بهبود تراکم انرژی با استفاده از فناوری پیشرفته استفاده می کند.
اگر می توانید به هر سطر پایبند باشید، آن را تا این نقطه بخوانید. تبریک می گویم، درک شما از باتری ها به سطح بعدی رسیده است.

چطور می توانیم تراکم انرژی را افزایش دهیم؟
استفاده از سیستم مواد جدید، تنظیم دقیق ساختار باتری لیتیوم،و بهبود ظرفیت تولید سه مرحله برای مهندسان تحقیق و توسعه برای "رقص با آستین های بلند" است.در زیر، ما از دو ابعاد مونومر و سیستم توضیح خواهیم داد.
- چگالی انرژی مونومرها عمدتاً به پیشرفت سیستم شیمیایی بستگی دارد
1. اندازه باتري رو بزرگ کن
سازندگان باتری می توانند اثر گسترش قدرت را با افزایش اندازه باتری اصلی به دست آورند.شرکت معروف خودروهای الکتریکی که در استفاده از باتری های Panasonic 18650 پیشگام بود، با باتري جديد 21700 جايگزين خواهد شد.
با این حال، "ضخامت" یا "ترقی" سلول باتری فقط یک نشانه است، نه درمان. The method of drawing wages from the bottom of the kettle is to find the key technology to improve the energy density from the positive and negative electrode materials and electrolyte components that make up the battery cell.
2اصلاح سیستم شیمی
همانطور که قبلاً ذکر شد، تراکم انرژی یک باتری توسط الکترودهای مثبت و منفی باتری محدود می شود.از آنجا که تراکم انرژی مواد آنود فعلی بسیار بیشتر از کاتود است، لازم است به طور مداوم به روز رسانی مواد کاتود برای بهبود تراکم انرژی.

کاتود نیکل بالا
مواد سه گانه به طور کلی به خانواده بزرگ اکسید های نیکل-کوبالت-منگنز اشاره دارند، و ما می توانیم عملکرد باتری ها را با تغییر نسبت نیکل، کوبالت و منگنز تغییر دهیم.
در تصویر، آنود کربن سیلیکون
ظرفیت خاص مواد آنودی مبتنی بر سیلیکون می تواند به 4200mAh/g برسد، که بسیار بالاتر از ظرفیت خاص نظری آنود گرافیتی 372mAh/g است.بنابراین تبدیل به یک جایگزین قوی برای آنود گرافیت شده است.
در حال حاضر،استفاده از مواد ترکیبی سیلیکون-کربن برای بهبود تراکم انرژی باتری ها به عنوان یکی از جهت های توسعه مواد آنود باتری لیتیوم یون در صنعت شناخته شده استمدل ۳ تسلا از آنود کربن سیلیکون استفاده می کنه
در آینده، اگر شما می خواهید یک قدم بیشتر بروید - از آستانه 350Wh / kg سلول های تک شکستن، همتایان صنعت ممکن است نیاز به تمرکز بر روی سیستم های باتری آنود فلزی لیتیوم،اما این همچنین به معنای تغییر و بهبود کل فرآیند تولید باتری استمی توان دید که نسبت نیکل بالاتر و بالاتر می رود و نسبت کوبالت پایین تر و پایین تر می شود.هرچه ظرفیت خاص سلول بیشتر باشدعلاوه بر این، به دلیل کمبود منابع کوبالت، افزایش نسبت نیکل مقدار کوبالت مورد استفاده را کاهش می دهد.
3تراکم انرژی سیستم: بهبود کارایی گروه بندی بسته باتری
گروه بسته های باتری توانایی باتری "شیر محاصره" را برای مرتب کردن سلول ها و ماژول های انفرادی آزمایش می کند،و لازم است که حداکثر استفاده از هر سانتی متر از فضا بر اساس فرض امنیت.