Ketumpatan tenaga ialah salah satu petunjuk prestasi utama abateri litium-ion. Ia merujuk kepada jumlah tenaga yang boleh disimpan dalam bateri per unit isipadu atau jisim. Ketumpatan tenaga biasanya dinyatakan dalam Watt-jam sekilogram (Wh/kg) atau Watt-jam seliter (Wh/L). Untuk mengira ketumpatan tenaga bateri lithium-ion, beberapa parameter utama perlu dipertimbangkan, termasuk kapasiti bateri, voltan operasi purata dan jisim atau isipadu bateri. Di bawah adalah penjelasan terperinci tentang cara mengiranya.
Konsep Ketumpatan Tenaga
Ketumpatan tenaga merujuk kepada jumlah tenaga yang disimpan per unit isipadu atau jisim. Ia adalah penunjuk penting untuk menilai prestasi bateri. Dalam bidang bateri, yangketumpatan tenaga jisim(dalam Wh/kg) lebih biasa digunakan, bermakna tenaga yang boleh dikeluarkan oleh bateri bagi setiap unit jisim. Lebih tinggi ketumpatan tenaga, lebih banyak tenaga yang boleh disediakan oleh bateri di bawah jisim atau isipadu yang sama, yang bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan penyimpanan tenaga yang tinggi.
Formula Pengiraan
Ketumpatan tenaga bateri litium-ion boleh dikira menggunakan formula berikut:
Ketumpatan Tenaga (Wj/kg)= (Kapasiti Berkadar Bateri (Ah)×Purata Voltan Kendalian Bateri (V) )/ Jisim Bateri (kg)
di mana:
- Kapasiti Terkadar Bateri (Ah):Jumlah cas bateri boleh dilepaskan dalam keadaan standard (biasanya pada 20°C dan kadar nyahcas 1C). Contohnya, jika bateri mempunyai kapasiti berkadar 10Ah, ini bermakna di bawah keadaan ini, ia akan kehabisan tenaga selepas 10 jam dicaj pada kadar 1C.
- Purata Voltan Operasi Bateri (V):Voltan purata bateri semasa nyahcas, yang biasanya boleh ditentukan dengan memeriksa lengkung nyahcas bateri.
- Jisim Bateri (kg):Jumlah jisim bateri, termasuk elektrod, elektrolit, pemisah, selongsong, dan semua komponen lain.
Langkah Pengiraan
Tentukan Kapasiti Berkadar Bateri:
Cari kapasiti terkadar bateri, sama ada daripada lembaran data bateri atau melalui pengukuran percubaan. Sebagai contoh, bateri mungkin mempunyai kapasiti undian 2.6Ah.
Tentukan Purata Voltan Operasi Bateri:
Gunakan keluk nyahcas bateri untuk mengira purata voltan operasi. Sebagai contoh, voltan operasi purata mungkin 3.7V.
Ukur Jisim Bateri:
Timbang jumlah jisim bateri menggunakan skala yang tepat. Sebagai contoh, jumlah jisim bateri mungkin 0.5kg.
Kira Ketumpatan Tenaga:
Palamkan nilai ke dalam formula:
Ketumpatan Tenaga =(2.6 Ah×3.7 V)/(0.5 kg)=19.24 Wj/kg
Pertimbangan Praktikal
Apabila mengira ketumpatan tenaga dalam aplikasi dunia sebenar, faktor berikut juga mesti diambil kira:
Jisim Bahan Bukan Aktif:Bahan tidak aktif dalam bateri, seperti pengumpul arus, bahan tambahan konduktif, pengikat, pemisah, elektrolit, dan bahan pembungkus, menambah jumlah jisim bateri. Ini perlu dipertimbangkan dalam pengiraan ketumpatan tenaga.
Bentuk dan Pembungkusan Bateri:Reka bentuk dan pembungkusan bateri boleh menjejaskan bahagian bahan tidak aktif, yang mempengaruhi ketumpatan tenaga akhir. Bentuk dan jenis pembungkusan yang berbeza mempunyai perkadaran bahan aktif dan tidak aktif yang berbeza-beza.
Contoh
Mari kita gunakan yang biasa18650Bateri li ionsebagai contoh. Parameter utama adalah seperti berikut:
- Kapasiti Dinilai:2.6Ah
- Purata Voltan Operasi:3.7V
- Jisim Bateri:0.5kg
Menggunakan formula:
Ketumpatan Tenaga =(2.6 Ah×3.7 V)/(0.5 kg)=19.24 Wj/kg
Dalam kes ini, ketumpatan tenaga bateri lithium-ion 18650 ialah19.24 Wj/kg.
Kesimpulan
Ketumpatan tenaga ialah metrik penting untuk bateri litium-ion, terutamanya apabila menilai prestasinya dalam aplikasi penyimpanan tenaga. Dengan mengikut langkah pengiraan yang digariskan di atas, anda boleh menganggarkan ketumpatan tenaga bateri lithium-ion berdasarkan kapasiti terkadar, voltan purata dan jisimnya. Memahami ketumpatan tenaga membolehkan pengeluar dan pengguna membandingkan pilihan bateri yang berbeza untuk aplikasi seperti kenderaan elektrik, elektronik pengguna dan penyelesaian storan tenaga boleh diperbaharui.
Masa siaran: Jan-20-2025