【干货】锂电和金属锂单位体积内的包含的能量计算
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【干货】锂电和金属锂单位体积内的包含的能量计算

  日期:2023-11-18 作者: 锂电车载式UPS

  表7 Si-C-1000负极与不同正极材料电芯单位体积内的包含的能量、单体单位体积内的包含的能量总结

  续航里程是电动车的核心指标,增加续航里程的最简单方法是直接增加单体电池或电池模块和容量,但是这却会相应增加电池在电动汽车中所占的成本;另一种是在汽车电池包体积或者质量不变的前提下,提升电池的单位体积内的包含的能量。

  以北汽EV200(整备质量1.290t)为例,百公里耗电为14kWh,电池箱为220L,寿命要求为20万公里。电池的质量能量密度为180Wh  kg-1时,EV200标准工况常温下续航里程为200km。

  循环寿命的估计需要仔细考虑全寿命里程设计的基本要求,每次使用续航能力和寿命末期每次充电续驶里程因素,这样估算20万公里需要的电池循环寿命为2000次;在不提高电动车能量利用效率[10.85kWh/(100kmt)],保持电池包体积不变的情况下,当电池的质量单位体积内的包含的能量达到400Wh  kg-1时,电动车的续航能力能够达到521km,20万公里要求的电池循环寿命估算值为600次,如果能达到这一技术标准将解决花了钱的人电动汽车里程焦虑的问题(表8)。

  依据现有产业化的电芯组成和工艺条件,可以大致推算出不同电池电芯原材料成本价格,所用原材料的成本参见表9。均以100Ah容量的电芯为例,图4展示了以硅碳为负极与不同正极材料组成的锂电电芯成本以及以金属锂为负极,富锂,NCM作为正极材料的金属锂离子电池电芯的成本。

  可以得出电池成本中,正极材料和电解液的成本接近电芯成本的37%-56%,硅碳负极成本普遍接近38%-48%,占电芯成本比重较大。当金属锂作为负极时,富锂,NCM作为正极材料电芯成本分别为0.2元/瓦时和0.29元/瓦时。相比硅碳作为负极,金属锂单位体积内的包含的能量更高,成本显著降低。

  需要说明的是,电芯材料成本占电池制造成本的60%-70%。以上成本估值还需除以0.6-0.7,才是单体电池的实际成本。从结果上看,金属锂离子电池的成本相对锂离子电池还能更加进一步下降到甚至低于铅酸电池的程度。

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