电池能量密度大有什么好处,能量密度最高的材料

什么是能量密度

能量密度(Energydensity)是指在单位一定的空间或质量物质中储存能量的大小。电池的能量密度也就是电池平均单位体积或质量所释放出的电能。电池的能量密度一般分重量能量密度和体积能量密度两个维度。

能量密度计算公式

电池重量能量密度=电池容量×放电平台/重量,基本单位为Wh/kg(瓦时/千克)

电池体积能量密度=电池容量×放电平台/体积,基本单位为Wh/L(瓦时/升)

电池的能量密度越大,单位体积、或重量内存储的电量越多。

电池的能量密度越大,就可以携带更多的电池,那么可以拥有更长的续航能力

什么是能量密度最高的材料

我们都知道以三元锂为正极的电池包系统能量密度要高于以磷酸铁锂为正极的电池包系统。这是为什么呢?

现有的锂离子电池负极材料多以石墨为主,石墨的理论克容量372mAh/g。正极材料磷酸铁锂理论克容量只有160mAh/g,而三元材料镍钴锰(NCM)约为200mAh/g。

根据木桶理论,水位的高低决定于木桶最短处,锂离子电池的能量密度下限取决于正极材料。

磷酸铁锂的电压平台是3.2V,三元的这一指标则是3.7V,两相比较,能量密度高下立分:16%的差额。

三元材料通指镍钴锰酸锂氧化物大家族,我们可以通过改变镍、钴、锰这三种元素的比例来改变电池的性能。

硅基负极材料的比容量可以达到4200mAh/g,远高于石墨负极理论比容量的372mAh/g,因此成为石墨负极的有力替代者。

因此,目前能量密度最高的材料依次是,镍、钴、碳基材料