吴娇杨，刘 品，胡勇胜，李 泓



锂离子电池和金属锂离子电池的能量密度计算

吴娇杨，刘 品，胡勇胜，李 泓

（中国科学院物理研究所，北京 100190）

锂电池是理论能量密度最高的化学储能体系，估算各类锂电池电芯和单体能达到的能量密度，对于确定锂电池的发展方向和研发目标具有重要的参考价值。本工作根据主要正负极材料的比容量、电压，同时考虑非活性物质集流体、导电添加剂、黏结剂、隔膜、电解液、封装材料占比，计算了不同材料体系组成的锂离子电池和采用金属锂负极、嵌入类化合物正极的金属锂离子电池电芯的预期能量密度，并计算了18650型小型圆柱电池单体的能量密度，为电池发展路线的选择和能量密度所能达到的数值提供参考依据。同时指出，电池能量密度只是电池应用考虑的一个重要指标，面向实际应用，需要兼顾其它技术指标的实现。

锂离子电池；金属锂离子电池；能量密度；18650电池；电芯

锂离子电池已经成熟应用于消费电子类产品以及电动工具、电动自行车等小型动力锂离子电池市场中。近几年随着新能源电动汽车、储能、通信、数据中心等新兴领域的发展，带动了大容量锂离子电池的发展。各个领域都对提高锂离子电池能量密

度提出了进一步要求[1]。图1参考了CRABTREE等[2]总结的过去25年小型圆柱（18650电池，以松下公司产品作为主要参考依据）锂离子电池能量密度的数据，绘制了能量密度发展路线图。Sony公司在1991年将锂离子电池首先进行商业化，最初的能量密度为80 W·h/kg[3]，经过25年的发展，锂离子电池的能量密度已经达到265 W·h/kg，是过去的3倍多。……