純電動車電池的能量密度高低有多重要？

　　這似乎就像在討論心臟的跳動對于人體有多重要一般，一純電動車，或者說的更標準一點，一輛電池動力車的性能、續航里程、可靠性都取決于其電池包內的電池數量以及單節電池內的能量密度。這個公式很好理解：總電量=電池數量×單節電池能量密度。

　　而現代汽車的結構設計其實已經很死板了，留給電池組的空間也就那么一點，大部分車型都集中在坐艙地板下方，當然這也是出于安全性和空間性的考慮。

　　所以說，電池數量已經被限制在某一個區間內，無法大幅提升。想要增強電池車性能，唯有在能量密度上做文章。

　　首先，什么是電池能量密度？

　　能量密度（Energy density）是指在一定的空間或質量物質中儲存能量的大小。電池的能量密度也就是電池平均單位體積或質量所釋放出的電能。電池能量密度=電池容量×放電平臺/電池厚度/電池寬度/電池長度，基本單位為Wh/kg（瓦時/千克）。

　　電池的能量密度越大，單位體積內存儲的電量越多。

　　圓柱形鋰電池結構圖

　　關于電池能量密度，現在我們都知道了它儼然是目前電池行業，甚至是電動汽車行業向前大跨步的最明顯的突破口，但是突破它，真的是很難啊！

　　典型電池設計非活性物質（除引線等）的占比

　　據悉，電池的能量密度基本由電池的正負極決定的，但只是正負極活性材料也不能保證電池能發上電，得有很多非活性物質，比如導電輔助劑、活性粉末之間的粘結劑、隔離膜、陰陽極的箔材、絕緣固定的膠紙、鋁塑膜殼或者鋼鋁殼等等。

　　我們中大部分人總是有意無意的忽略這部分物質的含量，得出的能量密度與事實相差較大，誤導吃瓜群眾。其實，這部分相當重要，就拿過去十幾年的技術進步來說，電池能量密度的提升主要就是靠著活性物質占比的提升來實現的。

　　能量密度的變化與預測

　　除了提升活性物質占比，還有不少公司和企業在電池輕量化上下功夫。通過輔材（鋼殼、箔材）輕量化技術和電芯空間利用率優化設計，來提升電池的能量密度，但是這種做法是有一定風險的。相對會犧牲一點單體電池在設計上的安全性和一致性，我認為這沒有必要，畢竟電池的穩定關乎安全，一定要謹慎為之。

　　此前特斯拉御用的松下18650電池

　　還有的就是以增大原來電池尺寸來達到電量擴容的效果。

　　我們最熟悉的例子莫過于：率先使用松下18650電池的知名電動車企特斯拉將換裝新款21700電池。而原因并非18650電池有任何質量問題，只是18650電池單顆容量小，普遍在2-4Ah左右，串并聯數量過多，單體失效風險概率較大，導致其在電動汽車領域的應用受到一定的限制。

　　圖中為21700電池

　　而21700電池在尺寸上相比18650電池（直徑18mm，長度65mm）更大，達到了直徑21mm，長度70mm。如果想再形象一點來考慮這個問題，我們不妨來看看來自Hitech Energy的計算，僅考慮單體的密集堆積進行計算，可知：30支21700的體積是40支18650體積的1.1倍，質量則為0.97倍。

　　在同等能量下，所需電池的數量可減少約1/3，電池包內部金屬連接件數量減少，從而進一步降低電池包的重量，整車的能量密度將得到部分提升，達到接近300kw/kg。

　　據我了解，在我國，電池系統能量密度的提升與政府補貼金額是密切相關的，所以很多相關企業都加緊了提升電池能量密度的步伐。2017年3月1日，中央四部委印發了《促進汽車動力電池產業發展行動方案》通知，明確指出了“將提高電池比能量作為今后的重點發展目標之一”。

　　2016年的政府對于電池生產企業的補貼標準

　　以下三點尤為引人注意：

　　1.到2020年，鋰離子動力電池單體比能量大于300Wh/kg；系統比能量爭取達到260Wh/kg；成本小于1元/瓦時；使用環境達-30℃到55℃；具備3C充電能力。

　　2.到2025年，單體比能量達500Wh/kg。

　　3.力爭實現單體電池350Wh/kg、系統260Wh/kg的鋰離子電池產品產業化和整車應用。

　　可以預見，隨著政府的大力支持和倡導，電池技術和行業發展會迎來重大變革。作為純電動車的命脈，電池單體能量密度肯定會有所提升，達到非常有競爭力的水平，屆時對電動車產業的發展和推廣的作用也是巨大的。