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電池能量密度是什么,材料對(duì)電池能量密度有哪些影響

來源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月29日 01:28

摘要: 電池能量密度是什么呢?其實(shí)就是指電池單位體積所釋放的能量。但是電池能量的密度還是挺受材料的影響的,不同的材料電池能量的密度也是不同的。那么具體是怎么樣的呢?一起來了解一下吧。

  這次我們要和大家分享的內(nèi)容是電池能量密度,大家對(duì)這個(gè)詞可能比較陌生吧?但是這個(gè)其實(shí)和我們的生活還是挺息息相關(guān)的。畢竟電池能量的密度和鋰電池的能力還是息息相關(guān)的,所以今天就讓我們來一起了解一下吧。

  能量密度是指電池單位質(zhì)量或單位體積釋放的能量,即體積比能或質(zhì)量量比能。電池平均單位體積或質(zhì)量釋放的電能,質(zhì)量能量密度(MJ/kg):0.46-0.72;體積能量密度(mj/l)為0.83-0.9。一般在相同體積下,鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的2.5倍,鎳氫電池的1.8倍。

  鋰電池的能量密度值反映了能量大小和電池大小之間的關(guān)系:能量密度p=e/v。

  1.其中e是電池的能量(也稱為容量), v是電池體積。

  2.電池的能量E用安培小時(shí)來反映,例如2AH,即2安培小時(shí)(或2000毫安小時(shí))。

  3.電池能量密度越大,同等能量下電池體積越小?;蛘咴谕瑯哟笮〉那闆r下,電池的能量密度越大,電池的能量星就越大。

車載電池.png

  電池能量密度——電池容量放電平臺(tái)/電池厚度/電池寬度/電池長度。

  目前常規(guī)鋰離子電池的放電倍率仍在0.2c  ~ 0.5c之間,而一般電池在此倍率下的放電容量差小于1%。但對(duì)于高倍率放電,其容量明顯不同于低倍率放電。因此,對(duì)于具有特殊放電速率的電池,需要注意放電速率,然后計(jì)算相應(yīng)的能量密度。

  說到電池,能量密度和功率密度是兩個(gè)經(jīng)常提到的量。能量密度(Wh/kg)是指單位重量電池儲(chǔ)存的能量,1Wh等于3600焦耳(j)的能量。功率密度(W/kg)是指單位重量的電池放電時(shí)能輸出能量的速率。

  能量密度由電池的材料特性決定。普通鉛酸電池的能量密度約為40Wh/kg,電動(dòng)兩輪車常用的鉛酸電池組的能量密度為48V,10Ah,儲(chǔ)能為480Wh。所以可以簡(jiǎn)單的估計(jì)這個(gè)電池組的重量至少有12kg。

  鉛酸電池的能量密度比較低,不能作為電動(dòng)車的動(dòng)力源,因?yàn)殂U酸電池如果用來開200公里以上的家用汽車,需要將近一噸的電池,太重了,不實(shí)用。當(dāng)然,鉛的毒性也是原因之一。鉛酸電池的循環(huán)性能也很差,但從能量密度上我們可以看出,鉛酸電池并不能作為純電動(dòng)汽車的動(dòng)力源。

  目前,熱鋰離子電池的能量密度約為100 ~ 150 Wh/kg,比鉛酸電池高2 ~ 3倍,鋰離子電池的循環(huán)比鉛酸電池高得多,因此鋰離子電池是目前開發(fā)電動(dòng)汽車的首選。

電池.png

  功率密度也是由材料的特性決定的,功率密度和能量密度沒有直接關(guān)系。并不意味著能量密度越高,功率密度越高。用專業(yè)術(shù)語來說,功率密度實(shí)際上描述的是電池的倍率性能,即電池可以放電多少電流。功率密度對(duì)于電池開發(fā)和電動(dòng)汽車開發(fā)非常重要。如果功率密度高,電動(dòng)車會(huì)加速非???。普通鉛酸電池的功率密度只有幾十?dāng)?shù)百瓦特/kg,這是一個(gè)非常低的值,這表明鉛酸電池的高倍率放電性能較差,而鋰離子電池的電流功率密度可以達(dá)到幾千瓦/千克。

  值得指出的是,能量密度和功率密度都是可變量。電池多次使用后,能量密度會(huì)降低(電池容量衰減),功率密度也會(huì)降低,這兩個(gè)量也會(huì)隨著環(huán)境的變化而變化。比如在極寒或極熱的季節(jié),都會(huì)有一定程度的變化(一般是減少)。

  目前還沒有一種電池的能量密度可以實(shí)際用于驅(qū)動(dòng)續(xù)航里程幾百公里的電動(dòng)車。提高電池的能量密度也是目前電池研發(fā)最重要的事情,在解決安全問題的前提下,如果電池的能量密度能達(dá)到300 ~ 400 Wh/kg,就有資本與傳統(tǒng)燃油機(jī)車爭(zhēng)奪續(xù)航里程。然而,電池的另一個(gè)眾所周知的問題是壽命。電池的能量密度會(huì)隨著電池的使用而衰減,這種衰減不是線性的,而是可能會(huì)突然減小。因此,在開發(fā)車輛電池時(shí),循環(huán)性同樣是決定性的因素。

  以上就是我們今天問大家分享的全部內(nèi)容了,不知道大家看完這篇文章以后有沒有對(duì)電池能量密度有了一定的認(rèn)識(shí)呢?說起來現(xiàn)在的電池能量密度已經(jīng)足以撐起我們的日常消耗了呢,想必隨著科技的進(jìn)步也會(huì)越來越好吧。

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