不要被误导：同类电池测量

在争夺储能市场主导地位的竞争中，电池制造商喜欢吹嘘电池的比能量：每公斤可提供多少瓦时。但这是比较电池技术的正确方法吗？简而言之：不。它掩盖了一些关键的现实问题并导致误导性的比较。

使用一个非常简单的类比，假设您想向朋友寄一份礼物。您可以选择精选奶酪或一本书。它们的重量相同，体积也大致相同，而且运输成本应该相同，对吗？错误的。虽然礼物的重量和体积相同，但运送包裹的有效重量和体积不会一样，费用也不会一样。一种需要冰袋和冷却器才能新鲜到达，而另一种则可以简单地放入盒子中。为了进行有意义的比较，您需要比较整个包。  

电池系统也是如此。比较系统最内部的组件（细胞）并不能得到准确的比较。

电池组成模块，模块组成电池组。这还不是全部；我们必须考虑整个电池系统。以电动汽车为例，锂离子电池系统还需要电池管理系统（BMS）、主动冷却系统或热保护系统（TPS）以及防护装甲。每个系统都会增加重量、体积和成本。

为什么这三项措施很重要？最受关注的两个数字是以Wh/kg（瓦时每公斤）为单位的比能量和以 $/kWh（美元每千瓦时）为单位的能源成本。第一个告诉您在给定的体重下可以储存多少能量。第二个告诉你这种能量要花多少钱。在空间有限的应用中，第三种测量方法，以 Wh/l（瓦时/升）为单位测量的能量密度也很重要。它们是比较电池化学成分和电池系统设计的一种方法。      

比能与有效比能  

通常，有关电池的文章只关注电池（电池系统最内部的组件）的比能量。这些数字看起来不错：毕竟，没有支撑系统，它很轻，而且相对便宜。但更能说明问题的是有效比能：整个系统的测量结果如何。   

对于电池制造商来说，简单地比较电池（电池中最小的部件）是公平的，因为他们不知道电池将如何使用。但一旦您知道如何使用电池，就需​​要考虑其他重要信息。例如，电动自行车的电池容量（Wh）较小，不需要复杂的BMS，只需使用空气对其进行冷却，并且不需要太多的装甲来保护它。

下次当您听到分析师预测锂离子电池的激进目标价格或企业家推销新的电池化学物质时，请将讨论提升到整个系统级别。

然而，乘用电动汽车比电动自行车更重，可以承载更多的人，并且行驶得更快、更远。因此，它需要容量大得多的电池组、一个主动冷却系统，通过通道移动冷却液来冷却电池（因为它会变得热移动和加速）、一个带有计算机、传感器和电缆的复杂 BMS，以及保护电池的装甲。安装以防发生碰撞，可能会穿透电池组并引起电池组着火。这三个主要子系统增加了重量、体积和成本。

对于比能，增加重量（公斤）会降低比能。对于能源成本来说，增加美元显然会使其上涨。对于能量密度来说，增加体积会降低能量密度。换句话说，虽然电池仍然提供相同的瓦时，但安装在电动汽车中的电池系统实际上比安装在电动自行车中的电池系统更重、更昂贵、单位能量更大。      

当比较不同的电池化学成分时，应该在系统级别进行比较。讨论需要围绕有效（或已安装）比能量、能源成本和能量密度进行，因此这是一个同类比较。    

一辆车，用两种方法查看其电池

让我们举一个现实世界的例子。雪佛兰 Bolt 使用 LG NMC 电池，比能量约为 220 Wh/kg，电池成本为 145 美元/kWh。将所有电池组级硬件和保护子系统考虑在内后，安装的比能量下降至 135Wh/kg，安装成本上升至 225 美元/kWh。

如果考虑到目前因火灾风险而召回的所有雪佛兰 Bolt，这个数字看起来更糟。因为每个电池组都在更换，所以可以说有效能源成本实际上是 370 美元/千瓦时。  

改变电池组的尺寸和化学成分可以产生显着的变化。例如，如果 Bolt 有一款在城市环境中使用的续航里程较低的车辆，比如 40kWh 电池组，续航里程为 200 英里（毕竟，95% 的行程都在 30 英里以下），它可以使用不同类型的锂电池，磷酸亚铁锂 (LFP) 或镍锌 (NiZn) 电池。两者的电池比能量均为 130Wh/kg，电池成本为 100 美元/kWh。而且由于它们都不易发生火灾，因此不需要复杂的 BMS、TPS 和装甲。 

这意味着安装的比能量将为 115 Wh/kg，成本为 160 美元/kWh。为什么只有200英里？这就是能量密度的用武之地：这两种化学物质的能量密度都低于锂离子，因此只有较低范围的电池组才能装入 Bolt 的空间中，并且不会显着改变重量。

超越电池营销

人们普遍认为锂离子电池已经赢得了主导大多数储能市场的竞争，而大部分争论都集中在其具有竞争力的比能量和成本上。但通过对有效或已安装的特定能源和成本的真实比较，很明显它并不是许多用例的自然赢家。    

下次当您听到分析师预测锂离子电池的激进目标价格或企业家推销新的电池化学物质时，请将讨论提升到整个系统级别。一旦您考虑了能源用例的完整系统（无论是电动自行车、电动汽车还是电网存储），这些数字会是什么样子？第一个答案可能不是与经济学最相关的答案。或者对于环境，这是另一篇文章的主题。

    上一篇我们送上的文章是 NEC锂电池：Enzinc 投资 Lattice——一个绩效评估平台等等 ， _!在下一篇继续做详细介绍，如需了解更多，请持续关注。
本文由日本NEC锂电池中国营销中心于2023-12-10 18:43:51 整理发布。
转载请注明出处.