锂电池电芯关键参数指标

电芯作为储能行业关键的部件, 我们常常需要购买电芯,然后设计成对应容量的PACK,所以我们希望在任何电池规格表上看到许多关键电池指标。一般设计者主要关注的电芯主要参数此文主要总结一下用户设计选型电芯需要关心的主要指标及相关指标的定义

电芯的主要指标

  • Wh/kg =重量能量密度
  • 瓦时/升
  • 拉贡图:W/kg 与 Wh/kg
  • 瓦/公斤
  • 含/升
  • 美元/千瓦时
  • C/3 放电和 C/3 充电至 80% SoH 的循环次数
  • 安全
  • 环境影响评估
  • 标准化热耗率 [W/Ah]
  • 效率 = 放电能量 / 充电能量 – 这对于电网存储应用尤为重要

Wh/kg =重量能量密度

     以 Wh/kg 为单位的电池重量能量密度是关键的电池指标,这可能是最简单的电池指标,因为电池的容量相当容易测量,而质量只是一组尺度。唯一需要注意的是测量电池Ah容量时的放电率。对于汽车,C/5C/3 是续航里程测试的典型代表。但是,对于手机或笔记本电脑,C/10 可能更接近。大多数电池容量由制造商以 C/10 表示。

常用电芯重量能量密度参考表。

  • 325 Wh/kg 锂硫电池 (ALISE 2018)
  • 271 瓦时/千克 松下 NCR2170‑M
  • 263 瓦时/千克 LG Chem M50 21700
  • 260 Wh/kg 松下 NCA 21700(特斯拉 Model 3 2019)
  • 241 Wh/kg Murata 18650VTC6(2019-21 年电动方程式赛车)
  • 240 瓦时/千克 松下 NCA 1
  • 169 Wh/kg XALT 53Ah HE NMC(2014-18 年电动方程式赛车)
  • 160 Wh/kg磷酸铁锂电池
  • 100-150 Wh/kg钠离子电池
  • 70–100 Wh/kg 镍氢 (NiMH) 电池
  • 90 Wh/kg 钠镍氯化物(Zebra)电池
  • 80 Wh/kg 索尼首次生产锂离子电池(1991 年)
  • 50-75 Wh/kg 镍镉 (NiCd) 电池
  • 35-45 Wh/kg铅酸电池

        Wh/kg 是我们比较电池时关注的一个关键指标。查看生产值并添加路线图可以让您对未来有一个有趣的看法。当生产电池用了 30 年的时间从​​ 80Wh/kg 提高到 300Wh/kg 时,900Wh/kg 是否可信?

 

瓦时/升

     体积比能量也称为“体积能量密度”,是指电池的能量与其体积之比

拉贡图:W/kg 与 Wh/kg

    功率密度与对应能量密度的对数关系图,用来比较储能装置的性能。

cell based ragone plot 02 1024x750

此图需要考虑峰值功率与连续功率。

cell ragone plot 01 1024x808

在这个图中,我们几乎可以看到一个趋势,即更高的能量密度 => 更低的功率密度。尽管从 1991 年至今,

价格/千瓦时

         根据研究提供商彭博新能源财经 (BNEF) 的分析,锂离子电池组价格从 2023 年下降了 20%,创下每千瓦时 115 美元的历史新低

循环次数

C/3 放电和 C/3 充电至 80% SoH 的循环次数

安全指标

       包括GB31241-2022、GB31241-2014、IEC62133系列、UL标准等

环境影响评估

       标准化热耗率 [W/Ah]

效率

    放电能量 / 充电能量 – 这对于电网存储应用尤为重要


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