Енергийната плътност е един от ключовите показатели за ефективност на...литиево-йонна батерияТова се отнася до количеството енергия, което може да се съхрани в батерията на единица обем или маса. Енергийната плътност обикновено се изразява във ватчасове на килограм (Wh/kg) или ватчасове на литър (Wh/L). За да се изчисли енергийната плътност на литиево-йонна батерия, трябва да се вземат предвид няколко ключови параметъра, включително капацитетът на батерията, средното работно напрежение и масата или обемът на батерията. По-долу е дадено подробно обяснение как да се изчисли.
Концепция за енергийна плътност
Енергийната плътност се отнася до количеството енергия, съхранено на единица обем или маса. Тя е ключов показател за оценка на производителността на батерията. В областта на батериите,плътност на масовата енергия(в Wh/kg) е по-често използвана величина, която означава енергията, която батерията може да освободи на единица маса. Колкото по-висока е енергийната плътност, толкова повече енергия може да осигури батерията при същата маса или обем, което е полезно за приложения, изискващи голямо съхранение на енергия.
Формула за изчисление
Енергийната плътност на литиево-йонната батерия може да се изчисли по следната формула:
Енергийна плътност (Wh/kg) = (Номинален капацитет на батерията (Ah)×Средно работно напрежение на батерията (V) / Тегло на батерията (kg)
Къде:
- Номинален капацитет на батерията (Ah):Количеството заряд, което батерията може да разреди при стандартни условия (обикновено при 20°C и скорост на разреждане 1C). Например, ако батерията има номинален капацитет 10Ah, това означава, че при тези условия тя ще се изчерпи след 10 часа разреждане със скорост 1C.
- Средно работно напрежение на батерията (V):Средното напрежение на батерията по време на разреждане, което обикновено може да се определи чрез изследване на кривата на разреждане на батерията.
- Тегло на батерията (кг):Общата маса на батерията, включително електродите, електролита, сепаратора, корпуса и всички други компоненти.
Стъпки на изчисление
Определете номиналния капацитет на батерията:
Намерете номиналния капацитет на батерията, или от информационния лист на батерията, или чрез експериментално измерване. Например, батерията може да има номинален капацитет от 2,6 Ah.
Определете средното работно напрежение на батерията:
Използвайте кривата на разреждане на батерията, за да изчислите средното работно напрежение. Например, средното работно напрежение може да бъде 3,7 V.
Измерете масата на батерията:
Претеглете общата маса на батерията с помощта на прецизна везна. Например, общата маса на батерията може да бъде 0,5 кг.
Изчислете енергийната плътност:
Въведете стойностите във формулата:
Плътност на енергията =(2,6 Ah × 3,7 V) / (0,5 kg) = 19,24 Wh/kg
Практически съображения
При изчисляване на енергийната плътност в реални приложения, трябва да се вземат предвид и следните фактори:
Маса на неактивните материали:Неактивните материали в батерията, като например токоприемници, проводими добавки, свързващи вещества, сепаратори, електролити и опаковъчни материали, допринасят за общата маса на батерията. Те трябва да се вземат предвид при изчисляването на енергийната плътност.
Форма и опаковка на батерията:Дизайнът и опаковката на батерията могат да повлияят на дела на неактивните материали, което влияе върху крайната енергийна плътност. Различните форми и видове опаковки имат различни пропорции на активни и неактивни материали.
Пример
Нека използваме общ18650Литиево-йонна батериякато пример. Ключовите параметри са следните:
- Номинален капацитет:2.6Ah
- Средно работно напрежение:3.7V
- Маса на батерията:0,5 кг
Използвайки формулата:
Плътност на енергията =(2,6 Ah × 3,7 V) / (0,5 kg) = 19,24 Wh/kg
В този случай, енергийната плътност на литиево-йонната батерия 18650 е19,24 Wh/kg.
Заключение
Енергийната плътност е важен показател за литиево-йонните батерии, особено когато се оценява тяхната производителност в приложения за съхранение на енергия. Следвайки описаните по-горе стъпки за изчисление, можете да оцените енергийната плътност на литиево-йонната батерия въз основа на нейния номинален капацитет, средно напрежение и маса. Разбирането на енергийната плътност позволява на производителите и потребителите да сравняват различни опции за батерии за приложения като електрически превозни средства, потребителска електроника и решения за съхранение на възобновяема енергия.
Време на публикуване: 20 януари 2025 г.