バッテリーのエネルギー密度-はじめに、計算、サイクル寿命

バッテリーのエネルギー密度は、特定の単位（質量または容量）に含まれるエネルギーのパーセンテージを意味します。エネルギー密度が高いほど、実行時間は長くなります。材料に蓄えられるエネルギーには独特の種類があり、あらゆる種類のエネルギーを放出するには特定の種類の反応が必要です。放出されるエネルギーの標準的な大きさの順に、これらの反応は、核、化学、電気化学、および電気です。

システムのエネルギー密度が高すぎると、少量の質量で十分なエネルギーを保持できる場合があります。極端なエネルギー密度は、必ずしも高電力密度を示唆するわけではありません。エネルギー密度が高く、電力密度が低いアイテムは、かなり長時間作業を実行できます。

理論上のエネルギー密度が高いバッテリーはどれですか？

理論的エネルギー密度は、材料特性に基づく分析計算を指し、化学の最大容量のために考慮される場合があります。実際のエネルギー密度とは、バッテリー全体から測定されたエネルギー密度を指します。

環境汚染物質と電力不足により、より優れたエネルギー密度を備えたバッテリーエネルギー貯蔵システムが絶え間なく求められています。金属の中で最も低い質量密度、超高理論容量、および最大の負の還元電位により、リチウム（Li）は最も有望なアノード材料の1つとして登場しました。

リチウムイオン電池は、他の電池よりも過剰なエネルギー密度を提供するため、充電式電源の最優先事項として浮上しています。ただし、全体的なパフォーマンスは、それらに使用されている電極物質に依存し、そのエネルギー密度、電力密度、およびライフサイクルを決定します。ほとんどのコバルトベースのリチウムイオン電池は、ポータブルアプリケーション用です。バッテリーには、酸化コバルトの正極（カソード）と負極（アノード）にグラファイトカーボンが含まれています。コバルトベースのバッテリーの主な利点の1つは、その高電力密度です。実行時間が延長されると、この化学的性質は携帯電話、ラップトップ、およびカメラにとって魅力的なものになります。

今日、リチウムイオンは多くの種類で利用可能であり、組成の変化は主にカソード材料に関連しています。コバルトベースのリチウムイオンは、ソニーの助けを借りて導入された1991年に最初に登場しました。このバッテリーの化学的性質は、その過剰な電力密度のために簡単に認識されました。おそらく電力密度が低いため、スピネルベースのリチウムイオンの始動が遅くなりました。 1996年に導入されたとき、このセクターは他の何よりも長い実行時間を要求しました。いくつかの転送可能なデバイスで大電流を充電する必要があるため、鉱物は現在、最前線と需要に影響を与えています。

ソニーは、ニッケルコバルト金属元素（NCM）バージョンを専門としています。カソードは、結晶構造内にコバルト、ニッケル、マンガンを含み、リチウムが添加された多金属酸化物材料を作成します。メーカーは、このバッテリーファミリー内のさまざまな製品を提供しており、過度のエネルギー密度または極端な負荷能力を持つ顧客に対応しています。

リチウムイオンファミリーに最近追加されたのはA123システムで、カソードにナノリン酸物質が追加されています。それは、リチウムイオン電池で得られる商業的に最高の電力密度（W / kg）を持っていると主張しています。セルは、35℃で100％の放電まで連続的に放電することができ、100℃までの放電パルスに耐えることができます。

3.2V 20A低温LiFePO4バッテリーセル-40℃3C放電容量≥70％充電温度：-20〜45℃放電温度：-40〜+ 55℃鍼灸試験合格-40℃最大放電率：3C

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利点：

●高エネルギー密度。

●新品の状態で長時間のプライミングは必要ありません。必要なのは毎日の充電だけです。

●比較的低い自己放電-自己放電はニッケルベースのバッテリーの半分よりはるかに少ないです。

●バッテリーのメンテナンスが少なくてすむ-断続的な放電は必要ありません。

制限：

●安全端内の電圧と電流を維持するための安全回路が必要です。

●使用していない場合でも、古くなる可能性があります。40％の充電で涼しい場所に保管すると、経年劣化の影響が少なくなります。

●輸送制限-大量の出荷は規制管理の問題になる可能性があります。

●製造に費用がかかる

リチウム空気電池は、高エネルギー密度に関しても登場する名前の1つです。リチウム空気電池（Li-air）は、アノードでリチウム酸化を使用し、カソードで酸素を還元して電流を遮断する金属空気電気化学バッテリーです。理論的には、金属元素と周囲の酸素を組み合わせると、最高の電気化学セルが得られます|可能な比エネルギー。実際、非水系リチウム空気電池の特徴的な理論エネルギーは、Li2O2製品で充電された状態の範囲内で、O質量を除いて、約40.1 MJ / kgです。

バッテリーのエネルギー密度をどのように計算しますか？

エネルギー密度は通常、重量エネルギー密度と体積エネルギー密度の2つの方法で表されます。 ：

1.バッテリーの重量エネルギー密度は、バッテリーの重量を評価する際にバッテリーに含まれるエネルギーのトン数であり、一般にワット時/キログラム（W-hr / kg）で表されます。

2.体積エネルギー密度は、バッテリーがその体積の評価に含めるエネルギーのトン数であり、一般にワット時/リットル（W-hr / l）で表されます。

低温高エネルギー密度頑丈なラップトップ ポリマー バッテリーバッテリー仕様: 11.1V 7800mAh -40℃ 0.2C 放電容量 ≥80%防塵、耐落下性、耐腐食性、耐電磁干渉性

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高密度バッテリーは長持ちしますか？

今日、リチウムイオン電池は最も急速に成長しており、入手可能な最も有望な電池です。リチウムイオン電池のエネルギー密度は、通常、標準のニッケルカドミウムの2倍です。リチウムイオン電池の特徴は優れており、放電に関してはニッケルカドミウム電池と非常によく似ています。リチウムイオン電池は3.6ボルトの高いセル電圧を持っているため、電池を1つのセルだけにすることができますが、ニッケルベースのパックには、直列に接続された1.2ボルトのセルが3つ必要です。

リチウムイオン電池は、安全な動作を維持するために保護回路を必要としました。保護回路は、充電中の各セルの最高電圧を制限し、放電時にセルの電圧が低くなりすぎるのを防ぎます。 1年後にはバッテリーの劣化が目立ち、2〜3年後にはバッテリーが故障することがよくあります。ただし、リチウムイオンパックは、一部のアプリケーションで5年間使用できることも知られています。

メーカーは、新しい強化された化学物質の組み合わせでリチウムイオン電池を改善しようと絶えず努力しています。このような急速な進歩に伴い、改訂されたバッテリーがどれだけ長持ちするかを評価することは困難になります。

結論：

リチウムイオン電池が最適です。それらは長持ちし、メンテナンスが少なくて済みます。さらに、それはあなたに高密度を提供し、自己放電しません。ほとんどの場合、手入れをすれば、バッテリーは最大5年間持続します。だから、それはポータブルなものに最適です。