電池的能量密度是由什麼決定的?能做到100kw/kg嗎?有沒有物理學上的上限?

飛龍在天9783


這個問題,估計沒有多少人闡述清楚,本人曾經回答了獲得300多萬閱讀量,一舉獲得汽車達人稱號。

能量密度從微觀上來說,就是轉移一個電荷需要的質量,也就是平均分子量。

氫轉移一個電荷是1.氧化反應生成水,

汽油平均分子按CH3表示,分子量15,轉移4個電荷,相當於轉移1個電荷大約為4.(3.3左右)

而三元鋰電池,Li(NiCoMn)O2,,分子量207

轉移一個電荷Li+

意思就是,1公斤氫燃燒釋放的能量=4公斤汽油=207公斤三元鋰電池。

或者說,1公斤汽油的能量=50公斤電池,

換種看懂的說法,1公斤汽油含有13度電,1公斤三元鋰電池含0.2度電,這就是能量密度。

可見,三元鋰電池能量密度與汽油相比,懸殊太大。即使提高1倍,不過0.4度電/公斤而已,依然是一個鞭炮和手榴彈的對比。

換到汽車上,50公斤汽油跑的里程(30%熱效率)跑800公里就得用2000公斤電池了。

如何提高電池能量密度,降低分子量即可,可是,鎳鈷錳從523調整到811比例,分子量降低有限,也就20%而已,這是三元鋰電池的極限。,而我們需要把分子量降低到100才有巨大改觀,但這是不可能的了。

但並非沒有,比如鋁空氣電池,可惜不是充電的,屬於一次性的。

所以,在可充電的電池材料中,尋找分子量低於150甚至100的,從化學元素上分析,貌似不存在吧?

能量密度極限就是氫,144/3.6=40度電/Kg,這是極限了。

我是老張,專搞甲醇汽車,請關注。未來普及新能源車必然是甲醇汽車


老張說甲醇汽車


電池和汽油,都是靠氧化還原反應釋放能量。電池為了能夠充電重複使用,氧化劑和還原劑都封裝在一個密閉體積內,在使用過程中基本沒有質量變化。而汽油就不同了,它只作為還原劑,燃燒需要的氧化劑——氧氣,由大氣獲得;燃燒產物,二氧化碳,直接排放回大氣。一噸汽油燃燒,大約產生3噸的二氧化碳。如果強制汽車把燃燒產生的二氧化碳帶在車上,一百斤的油箱燒光了,等於車上多坐了兩個人。

因此說汽油的能量密度高,一部分是因為不考慮二氧化碳排放的問題。而普通充電電池必須自帶氧化劑,能量密度總也達不到汽油的標準。相比之下,氫燃料電池看起來更有希望,從大氣中吸氧,產物是水。


味冷


業餘的回答一下,有肯定是有的,但不是現在。然後做得這麼高能量密度的話,估計不可能,要是能做得這麼高,別說汽車都變電車了,估計很多的交通工具甚至是工程機械都成電動的了。還有個重點,保護,保護不好,這電池有可能變成炸彈,或者給別有用心的人使用的話,科技尖端的東西也能成為戰爭的武器。其實以前學的最簡單的電池就是通過氧化還原反應產生電流的,所以簡單的說,能量密度大的,氧化還原反應就更劇烈,而且這些類型電池都是會出現壽命縮減。我個人覺得以後的電池應該會變成類似固態電容的結構,沒有液態電解質,層數多而薄,不容易擊穿,壽命長。


黑色的風zZ


能量密度的單位好像是KWH/KG吧?


分享到:


相關文章: