你知道动力锂电池系统轻量化技术有哪些方面吗？

人类社会的进步离不开社会上各行各业的努力，各种各样的电子产品的更新换代离不开我们的设计者的努力，其实很多人并不会去了解电子产品的组成，比如动力锂电池系统。目前，电动汽车使用的电池大多数是锂离子电池。单体电芯通过串、并联方式实现高电压和高能量的电池系统。过重的电池系统使电动汽车的续航能力与传统燃油汽车相比明显不足，有数据表明，电动汽车质量减10%能提高续驶里程5.5%。

一、提高单体电芯的能量密度

当前，中国用于电动汽车的电池主要使用磷酸铁锂和三元材料作为正极材料。磷酸铁锂电池由于其最佳的安全性能和循环寿命已被大规模工业化。国内许多电池工厂都选择生产这种类型的电池，例如深圳比亚迪和合肥国轩。然而，磷酸铁锂电池的比能较低（120〜170Wh / kg），而三元电池的比能较高（180〜220Wh / kg），可以更好地满足巡航的市场需求。
1使用大容量正极材料
阴极材料的容量和电压是限制电池能量密度的最重要因素。正极材料的质量占单个电池的40％至45％。因此，使用高工作电压和高容量阴极材料可以显着提高电池的能量密度。
通过混合镍，钴和锰的比例，三元镍钴锰酸锂（NCM）材料可以获得不同的材料性能。目前，三元锂离子电池的重要应用是NCM111和NCM523。镍钴锰三元材料的比例从1：1：1、5：2：3到6：2：2、8：1：1可以增加电极材料的克容量，从而制成高镍三元材料高容量。引起广泛关注。一般而言，三元材料中镍的比例越高，材料每单位质量贡献的能量越多，制得的电池的能量密度越高，但是电池的循环性能和稳定性降低。

铝酸锂镍钴（NCA）是另一种高镍三元材料。高镍含量使NCA的比容量更高，达到190Ah / kg。它是高能量密度锂离子电池最有希望的正极材料。一。镍钴铝酸锂的结构类似于三元NCM811体系，但铝掺杂后的材料稳定性和循环性能更好，已成功应用于电动汽车。
2使用大容量负极材料
在工业化的锂离子电池中，负极的质量约占电池质量的15％至20％。石墨的理论比容量为372mAh / g，是常用的负极材料，但是其电池能量密度的提高受到限制。硅阳极的理论比容量高达4200mAh / g，是石墨容量的10倍以上，已成为发展高容量阳极材料的热点。为了解决纯硅阳极材料的体积膨胀和循环不良的问题，一种方法是制备纳米硅材料，另一种方法是制备硅复合材料，硅/碳或硅氧复合材料。
另外，在使用过程中，将硅基负极材料与石墨负极混合，并且其添加量为约5％-10％，这在一定程度上降低了体积效应并提高了循环寿命。特斯拉的电池部分使用硅碳阳极，这为硅碳阳极在动力锂离子电池中的应用打开了序幕。在应用过程中，硅碳阳极用于过程控制，使用比例，电解质成分优化和电池。必须对结构设计进行系统研究，以满足动力锂离子电池的需求。
3提高极片中活性物质占比
通常，电池的正极和负极片的成分包括活性材料，导电剂和粘合剂。导电剂和粘合剂的比例降低，这增加了活性材料的比例并增加了单电池的能量。目前，碳纳米管，碳纤维，石墨烯等导电剂的应用可以有效降低导电剂的比例，从传统的3％-4％降低到0.5％-1％。索尔维（Solvay），阿塞玛（Acema）等粘接剂制造商正在开发具有更好粘接性能的新产品，将活性材料的比例提高到97％至98％，从而有效地提高了电池的能量密度。
4减轻电芯辅材质量
电池辅助材料包括正极和负极集电器，隔板材料和电池包装材料。在确保单电池安全性能的前提下，可以通过减小电池集电器的厚度，减薄隔膜的厚度或降低电池包装材料的质量来提高电池的能量密度。本文只能使您对动力锂电池系统有一个初步的了解。这对您入门很有帮助。同时，它需要不断总结，以便您可以提高自己的专业技能。也欢迎您讨论本文的一些知识点。