22 лет персонализации аккумуляторов
Nov 08, 2022 Вид страницы：689
Плотность энергии относится к количеству энергии, которую представляет батарея, по сравнению с ее размером. Это стало жизненно важным показателем, особенно в современных устройствах. Большинство гаджетов в настоящее время требуют много энергии, но от батареи небольшого размера.
Чем выше плотность энергии батареи, тем дольше она может излучать заряд. Это означает, что батареи с высокой плотностью энергии пользуются спросом, потому что они занимают меньше места. Например, электронные устройства, такие как смартфоны, ноутбуки и планшеты, требуют аккумуляторов высокой плотности для питания в течение длительного периода времени. В этой статье я расскажу вам все, что вам нужно знать о плотности энергии.
Плотность энергии формулы батареи
Есть два способа найти плотность энергии батареи. Первый метод известен как гравиметрическая плотность энергии. Это относится к тому, сколько энергии содержит батарея по отношению к ее весу. Второй метод называется объемной плотностью энергии. В этом методе вы делите энергию батареи на ее объем.
Энергия батареи обычно измеряется в ватт-часах. Он представляет собой использование одного ватта в час. Следовательно, чтобы получить плотность энергии, нам нужно разделить ватт-часы, которые являются его энергией, на его вес (кг или г) или на его объем (литры).
Гравиметрическая плотность энергии = ватт-часы / вес
Объемная плотность энергии = ватт-часы / объем
Первым шагом является определение Втч батареи. Далее необходимо определить вес или объем деления. Вы можете указать ответ как Втч/кг или Втч/л. Учтите, что при расчете плотности энергии других источников энергии она может быть больше 1000 Втч/кг. Поэтому вы можете представить ответ как кВтч/кг или кВтч/л. Это потому, что 1000 ватт-часов составляют 1 киловатт-час.
Важно отметить, что плотность энергии отличается от плотности мощности. Первый относится к накопленной энергии батареи по сравнению с ее объемом или весом. Напротив, удельная мощность относится к выходной мощности на килограмм. Проще говоря, плотность энергии измеряет количество энергии, которую содержит батарея, а плотность мощности измеряет, сколько она производит.
Плотность энергии типов батарей
Батареи имеют разную плотность энергии в зависимости от их химического состава. Давайте посмотрим на плотность энергии наиболее часто используемых типов батарей.
Оксид лития-кобальта имеет одну из самых высоких плотностей, которая колеблется от 150 до 200 Втч/кг. Катод изготовлен из кобальта. Между катодом и анодом находится слоистая структура, обеспечивающая движение ионов лития. Батареи с литиевым катодом популярны в электромобилях, ноутбуках и сотовых телефонах.
Несмотря на то, что они содержат больше всего энергии, литий-кобальтовые оксидные батареи очень дороги. Это связано с тем, что их не хватает, а спрос на электромобили повышен.
Литий-никелевые марганцево-кобальтовые оксидные батареи
Аккумуляторы NMC имеют высокую плотность энергии, которая колеблется от 150 Втч/кг до 220 Втч/кг. Никель и марганец добавляются для повышения стабильности. Он также используется в электромобилях, электронных велосипедах и медицинских устройствах. Химия в этой батарее определяет ее плотность энергии. Никель нестабилен с высокой плотностью энергии, а марганец стабилен с низкой плотностью энергии.
Свинцово-кислотные (SLA/VLRA
Свинцово-кислотные аккумуляторы имеют наименьшую плотность энергии. Они содержат примерно от 30 до 40 Втч/кг, что эквивалентно 60-75 Втч/л. Свинцово-кислотные аккумуляторы — один из старейших типов аккумуляторов. Несмотря на низкую плотность энергии, они используются во многих приложениях, например, для запуска двигателя автомобиля.
Никель-металлогидрид
Никель-металлогидридный, широко известный как NiMH, имеет плотность энергии 100 Втч/кг. Эти батареи имеют большую плотность энергии по сравнению с NiCd батареями. Аккумуляторы NiMH популярны, потому что они менее подвержены взрыву и утечке. По этой причине они широко используются в качестве альтернативы щелочным батареям.
Щелочная батарея
Плотность энергии щелочных батарей колеблется от 85 до 190 Втч/кг. Он получает энергию в результате химической реакции между диоксидом марганца и металлическим цинком. Щелочные батареи часто предпочтительнее батарей с карбонатом цинка из-за их длительного срока хранения и более высокой плотности энергии.
Плотность энергии батареи по сравнению с реактивным топливом
Единственное, что стоит между будущим летающих автомобилей, — это плотность энергии. Это также является одной из причин, по которой мы до сих пор полагаемся на бензин и реактивное топливо для самолетов и космических челноков. Проще говоря, большинство аккумуляторов тяжелые и имеют недостаточную плотность энергии для таких продвинутых приложений.
Даже если сравнивать самые современные и плотные аккумуляторы, им все равно далеко до авиакеросина. Например, батарея Tesla Model 3 имеет плотность энергии 207 Втч/кг. С точки зрения электромобиля это хорошие цифры, но недостаточные для аэронавигации.
Реактивное топливо имеет плотность энергии 9,6 кВтч/л, что примерно в 50 раз больше, чем у литиевых батарей. Однако плотность снижается примерно в 14 раз больше, чем у батарей из-за неэффективности внутреннего сгорания. Это учитывает 1000 фунтов батарей по сравнению с плотностью энергии 1000 фунтов реактивного топлива.
Исследователи говорят, что плотность энергии батарей может сравняться с плотностью энергии реактивного топлива через 30 лет, исходя из текущих тенденций развития. Многие компании вкладывают значительные средства в то, чтобы сделать аккумуляторы более энергоемкими и эффективными. Это означает, что летающие автомобили близки к тому, чтобы разрушить городскую транспортную систему.
Аккумуляторы, на которые делает ставку большинство производителей, включают литий-кислородные, никель-железные и магниевые. Кроме того, некоторые компании также инвестируют в твердотельные батареи. Эти типы батарей могут обеспечить более высокую плотность, чем те, которые основаны на полимерных или жидких электролитах.
Помимо применения в летающих автомобилях, батареи будущего будут играть жизненно важную роль в хранении чистой энергии. Многие учреждения могут принять его, поскольку борьба с изменением климата накаляется. Будущее электрических полетов находится всего в нескольких шагах. Национальные правительства и крупные компании лидируют в обеспечении того, чтобы аккумуляторы достигали высокой плотности энергии, близкой или даже большей, чем у реактивного топлива. Самой большой проблемой, стоящей перед отраслью, является доступность сырья. Добывать литий дорого, так как для этого требуется много воды. С другой стороны, месторождения кобальта сокращаются.
Оставить сообщение
Мы скоро свяжемся с вами
