Energiedichtheid is een van de belangrijkste prestatie-indicatoren van eenlithium-ionbatterijHet verwijst naar de hoeveelheid energie die per volume- of massa-eenheid in de batterij kan worden opgeslagen. Energiedichtheid wordt doorgaans uitgedrukt in wattuur per kilogram (Wh/kg) of wattuur per liter (Wh/L). Om de energiedichtheid van een lithium-ionbatterij te berekenen, moeten verschillende belangrijke parameters in aanmerking worden genomen, waaronder de capaciteit van de batterij, de gemiddelde bedrijfsspanning en de massa of het volume van de batterij. Hieronder vindt u een gedetailleerde uitleg over hoe u deze kunt berekenen.
Concept van energiedichtheid
Energiedichtheid verwijst naar de hoeveelheid energie die per volume- of massa-eenheid is opgeslagen. Het is een cruciale indicator voor het beoordelen van de batterijprestaties. Op het gebied van batterijen is demassa-energiedichtheid(in Wh/kg) wordt vaker gebruikt en staat voor de energie die een batterij per massa-eenheid kan vrijgeven. Hoe hoger de energiedichtheid, hoe meer energie de batterij kan leveren bij dezelfde massa of hetzelfde volume, wat gunstig is voor toepassingen die een hoge energieopslag vereisen.
Berekeningsformule
De energiedichtheid van een lithium-ionbatterij kan worden berekend met de volgende formule:
Energiedichtheid (Wh/kg) = (Nominale capaciteit van de batterij (Ah)×Gemiddelde bedrijfsspanning van de batterij (V) / Massa van de batterij (kg)
Waar:
- Nominale capaciteit van de batterij (Ah):De hoeveelheid lading die de accu kan ontladen onder standaardomstandigheden (doorgaans bij 20 °C en een ontladingssnelheid van 1 °C). Als een accu bijvoorbeeld een nominale capaciteit van 10 Ah heeft, betekent dit dat de accu onder deze omstandigheden na 10 uur ontladen met een ontladingssnelheid van 1 °C al leeg is.
- Gemiddelde bedrijfsspanning van de batterij (V):De gemiddelde spanning van de batterij tijdens het ontladen. Deze kan doorgaans worden bepaald door de ontladingscurve van de batterij te bestuderen.
- Batterijmassa (kg):De totale massa van de batterij, inclusief de elektroden, elektrolyt, separator, behuizing en alle andere componenten.
Berekeningsstappen
Bepaal de nominale capaciteit van de batterij:
Bepaal de nominale capaciteit van de accu, hetzij uit het datablad van de accu, hetzij door middel van experimentele metingen. Een accu kan bijvoorbeeld een nominale capaciteit hebben van 2,6 Ah.
Bepaal de gemiddelde bedrijfsspanning van de batterij:
Gebruik de ontladingscurve van de batterij om de gemiddelde bedrijfsspanning te berekenen. De gemiddelde bedrijfsspanning kan bijvoorbeeld 3,7 V zijn.
Meet de massa van de batterij:
Weeg de totale massa van de batterij met een nauwkeurige weegschaal. De totale massa van de batterij kan bijvoorbeeld 0,5 kg zijn.
Bereken de energiedichtheid:
Vul de waarden in de formule in:
Energiedichtheid =(2,6 Ah × 3,7 V)/(0,5 kg) = 19,24 Wh/kg
Praktische overwegingen
Bij het berekenen van de energiedichtheid in praktische toepassingen moeten ook de volgende factoren in acht worden genomen:
Massa van niet-actieve materialen:Niet-actieve materialen in de batterij, zoals stroomafnemers, geleidende additieven, bindmiddelen, scheiders, elektrolyten en verpakkingsmaterialen, dragen bij aan de totale massa van de batterij. Deze moeten in aanmerking worden genomen bij de berekening van de energiedichtheid.
Batterijvorm en verpakking:Het ontwerp en de verpakking van de batterij kunnen de verhouding tussen niet-actieve materialen beïnvloeden, wat weer van invloed is op de uiteindelijke energiedichtheid. Verschillende vormen en verpakkingstypen hebben verschillende verhoudingen tussen actieve en niet-actieve materialen.
Voorbeeld
Laten we een gemeenschappelijke gebruiken18650Li-ionbatterijAls voorbeeld. De belangrijkste parameters zijn als volgt:
- Nominale capaciteit:2,6Ah
- Gemiddelde bedrijfsspanning:3,7V
- Batterijmassa:0,5 kg
Met behulp van de formule:
Energiedichtheid =(2,6 Ah × 3,7 V)/(0,5 kg) = 19,24 Wh/kg
In dit geval is de energiedichtheid van de 18650 lithium-ionbatterij19,24 Wh/kg.
Conclusie
Energiedichtheid is een belangrijke maatstaf voor lithium-ionbatterijen, met name bij het evalueren van hun prestaties in energieopslagtoepassingen. Door de hierboven beschreven berekeningsstappen te volgen, kunt u de energiedichtheid van een lithium-ionbatterij schatten op basis van de nominale capaciteit, gemiddelde spanning en massa. Inzicht in de energiedichtheid stelt fabrikanten en consumenten in staat om verschillende batterijopties te vergelijken voor toepassingen zoals elektrische voertuigen, consumentenelektronica en oplossingen voor de opslag van hernieuwbare energie.
Geplaatst op: 20-01-2025