리튬 배터리 에너지 밀도란 무엇인가요?

답변:

에너지 밀도는 배터리가 단위 질량 또는 단위 부피당 방출하는 에너지, 즉 부피 비에너지 또는 질량 비에너지를 의미합니다.

리튬 배터리의 에너지 밀도 값은 배터리 에너지 크기와 크기 사이의 관계를 반영합니다. 에너지 밀도 ρ=E/V

여기서 E는 리튬 배터리의 에너지(용량이라고도 함)입니다. 배터리, V는 배터리 볼륨입니다.

배터리의 에너지 E는 암페어시로 반영됩니다. 예를 들어 2AH는 2A 암페어시(또는 2000mA시)입니다.

배터리의 에너지 밀도가 높을수록 동일한 에너지를 사용하더라도 배터리의 크기는 작아집니다. 또는 동일한 크기에서 배터리의 에너지 밀도가 클수록 배터리 에너지도 커집니다.

배터리의 에너지 밀도 확장:

배터리에 관해 이야기할 때, 에너지 밀도 및 전력 밀도는 자주 언급되는 두 가지 수량입니다.

에너지 밀도(Wh/kg)는 단위 무게당 배터리에 저장된 에너지를 나타냅니다. 1Wh는 3600줄(J)의 에너지와 같습니다.

전력밀도(W/kg)는 배터리가 방전되었을 때 단위 무게당 에너지를 출력할 수 있는 비율을 나타냅니다.

에너지 밀도는 배터리의 재질 특성에 따라 결정됩니다. 일반 납축전지의 에너지 밀도는 약 40Wh/kg입니다. 일반적으로 전기 이륜차에 사용되는 납축전지 팩은 48V입니다. , 10Ah, 에너지 저장량은 480Wh로, 이 배터리팩의 무게는 최소 12kg으로 간단하게 추정할 수 있다.

납축전지는 에너지 밀도가 상대적으로 낮아 전기차의 동력원으로 사용하기 어렵다. 납축전지를 사용해 가족용 자동차로 200km 이상 주행할 경우 , 거의 1 톤의 배터리가 필요합니다. 이 무게는 너무 커서 실용적이지 않습니다. 물론 납 축전지의 사이클 성능도 상대적으로 좋지 않다는 것을 알 수 있습니다. 에너지 밀도만으로는 납축 배터리를 순수 전기 자동차의 전원으로 사용할 수 없다고 판단할 수 있습니다.

현재 뜨거운 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도는 약 100~150Wh/kg으로 납축 배터리보다 2~3배 높으며, 리튬 이온 배터리의 주기성은 훨씬 더 높습니다. 납산 배터리와 비교하여 리튬 이온 배터리는 현재 전기 자동차 개발에 선호되는 배터리입니다.

전력 밀도는 재료의 특성에 따라 결정되며, 전력 밀도와 에너지 밀도 사이에는 직접적인 관계가 없습니다. 즉, 에너지 밀도가 높을수록 전력 밀도가 높아지는 것은 아닙니다. 전문용어로 전력밀도는 실제로 배터리의 속도성능, 즉 배터리가 방전될 수 있는 전류를 의미하며, 배터리 개발과 전기차 개발에 있어 전력밀도는 매우 중요하다. 전기 자동차는 매우 빠르게 가속됩니다. 보통 납산 배터리의 전력 밀도는 일반적으로 수십 ~ 수백 와트/kg에 불과하며 이는 매우 낮은 값으로 납산 배터리의 고속 방전 성능이 좋지 않음을 나타냅니다. 현재 리튬 이온 배터리의 전력 밀도는 수천 와트/킬로그램에 달할 수 있습니다.

에너지 밀도와 전력 밀도는 모두 변화하는 양이라는 점을 지적할 가치가 있습니다. 배터리를 여러 번 사용한 후에는 에너지 밀도가 감소하고(배터리 용량이 감쇠됨) 전력 밀도도 감소합니다. 그리고 이 두 가지 양은 환경의 변화에 ​​따라 변합니다. 예를 들어 극도로 춥거나 더운 계절에는 어느 정도 변합니다(보통 감소합니다).

현재 어떤 배터리도 수백 킬로미터를 주행할 수 있는 전기 자동차를 운전할 만큼 실용적인 에너지 밀도를 갖고 있지 않습니다. 배터리의 에너지 밀도를 높이는 것은 현재 배터리 연구개발에서도 최우선 과제로, 안전성이 해결된다는 전제 하에 배터리의 에너지 밀도가 300~400Wh/kg에 도달할 수 있다면 충분히 경쟁력을 갖추게 될 것이다. 순항 범위 측면에서 전통적인 연료 구동 기관차와 비슷하지만 배터리의 또 다른 잘 알려진 문제는 배터리 사용에 따라 배터리의 에너지 밀도가 감소하며 이러한 감소는 선형이 아닐 수 있습니다. 따라서 자동차 배터리를 개발할 때 순환성(Circularity)도 결정적인 요소이다.