Hogyan számítsuk ki a lítium-ion akkumulátorok energiasűrűségét?

Az energiasűrűség az egyik legfontosabb teljesítménymutatólítium-ion akkumulátor. Az akkumulátorban tárolható energia mennyiségére utal térfogat- vagy tömegegységre vetítve. Az energiasűrűséget általában wattórában kilogrammonként (Wh/kg) vagy wattórában literenként (Wh/L) fejezik ki. A lítium-ion akkumulátor energiasűrűségének kiszámításához számos kulcsfontosságú paramétert kell figyelembe venni, beleértve az akkumulátor kapacitását, az átlagos üzemi feszültséget és az akkumulátor tömegét vagy térfogatát. Az alábbiakban részletesen ismertetjük a kiszámításának módját.

 

Az energiasűrűség fogalma

Az energiasűrűség az egységnyi térfogatra vagy tömegre jutó tárolt energia mennyiségét jelenti. Ez egy kulcsfontosságú mutató az akkumulátor teljesítményének értékeléséhez. Az akkumulátorok területén atömegenergia-sűrűség(Wh/kg-ban) gyakrabban használt mértékegység, ami azt az energiát jelenti, amelyet egy akkumulátor tömegegységre vetítve képes felszabadítani. Minél nagyobb az energiasűrűség, annál több energiát tud az akkumulátor szolgáltatni azonos tömeg vagy térfogat mellett, ami előnyös a nagy energiatárolást igénylő alkalmazásoknál.

 

Számítási képlet

A lítium-ion akkumulátor energiasűrűségét a következő képlettel lehet kiszámítani:

Energiasűrűség (Wh/kg) = (Akkumulátor névleges kapacitása (Ah)×Akkumulátor átlagos üzemi feszültsége (V) / Akkumulátor tömege (kg)

Ahol:

  • Akkumulátor névleges kapacitása (Ah):Az akkumulátor által standard körülmények között (jellemzően 20°C-on és 1C kisütési sebességgel) lemeríthető töltésmennyiség. Például, ha egy akkumulátor névleges kapacitása 10 Ah, az azt jelenti, hogy ilyen körülmények között 10 óra 1C kisütési sebességű kisütés után lemerül.
  • Akkumulátor átlagos üzemi feszültsége (V):Az akkumulátor átlagos feszültsége kisütés közben, amely általában az akkumulátor kisütési görbéjének vizsgálatával határozható meg.
  • Akkumulátor tömege (kg):Az akkumulátor teljes tömege, beleértve az elektródákat, az elektrolitot, a szeparátort, a házat és az összes többi alkatrészt.

 

Számítási lépések

Határozza meg az akkumulátor névleges kapacitását: 

Keresd meg az akkumulátor névleges kapacitását, akár az akkumulátor adatlapjából, akár kísérleti méréssel. Például egy akkumulátor névleges kapacitása lehet 2,6 Ah.

Határozza meg az akkumulátor átlagos üzemi feszültségét: 

Az akkumulátor kisülési görbéje alapján számítsa ki az átlagos üzemi feszültséget. Például az átlagos üzemi feszültség lehet 3,7 V.

Az akkumulátor tömegének mérése: 

Mérd le az akkumulátor teljes tömegét egy pontos mérleggel. Például az akkumulátor teljes tömege lehet 0,5 kg.

Számítsa ki az energiasűrűséget:

Írd be az értékeket a képletbe:

Energiasűrűség =(2,6 Ah × 3,7 V) / (0,5 kg) = 19,24 Wh/kg

Gyakorlati megfontolások

Az energiasűrűség valós alkalmazásokban történő kiszámításakor a következő tényezőket is figyelembe kell venni:

Nem aktív anyagok tömege:Az akkumulátorban található nem aktív anyagok, például az áramgyűjtők, vezetőképes adalékanyagok, kötőanyagok, szeparátorok, elektrolitok és csomagolóanyagok növelik az akkumulátor teljes tömegét. Ezeket figyelembe kell venni az energiasűrűség kiszámításakor.

Akkumulátor alakja és csomagolása:Az akkumulátor kialakítása és csomagolása befolyásolhatja a nem aktív anyagok arányát, ami a végső energiasűrűséget is befolyásolja. A különböző formák és csomagolási típusok eltérő arányban tartalmaznak aktív és nem aktív anyagokat.

 

Példa

Használjunk egy közös18650Li-ion akkumulátorpéldaként. A főbb paraméterek a következők:

  • Névleges kapacitás:2,6 Ah
  • Átlagos üzemi feszültség:3,7 V
  • Akkumulátor tömege:0,5 kg

A képlet segítségével:

Energiasűrűség =(2,6 Ah × 3,7 V) / (0,5 kg) = 19,24 Wh/kg

Ebben az esetben a 18650-es lítium-ion akkumulátor energiasűrűsége19,24 Wh/kg.

 

Következtetés

Az energiasűrűség fontos mérőszám a lítium-ion akkumulátorok esetében, különösen az energiatárolási alkalmazásokban nyújtott teljesítményük értékelésekor. A fent vázolt számítási lépéseket követve megbecsülheti a lítium-ion akkumulátor energiasűrűségét a névleges kapacitása, az átlagos feszültsége és a tömege alapján. Az energiasűrűség megértése lehetővé teszi a gyártók és a fogyasztók számára, hogy összehasonlítsák a különböző akkumulátor-opciókat olyan alkalmazásokhoz, mint az elektromos járművek, a szórakoztató elektronika és a megújuló energiatárolási megoldások.


Közzététel ideje: 2025. január 20.