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【深度】究竟是什么限制了电池的容量?(组图)

2015-06-24 11:00来源:知乎日报关键词:锂离子电池电池能量密度电池技术收藏点赞

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三:电池的大问题之二,负极表面材料

如果你能坚持每行读下来一直读到这里,恭喜,你对电池的理解已经上了一个层次。

现在回顾上一部分的内容。由于不做功但是必不可少的电解质以及其他辅助材料的存在,电池的能量密度被稀释了。

这些额外重量到底有多少??

电解质的重量一般占电池全重15%(链接找不到了)隔膜没查到。估计把外壳,外接电极之类的辅助材料都算上,总重应该不超过电池总重的50%。

不对啊,电池虽然掺‘水’了,但也不至于水得如此啊。市面上的锂离子电池们的能量密度也就单质锂的1%左右。这到底又发生了什么?(这句式为何这么熟悉呢?)

让我们看看最常见的钴酸锂电池(Tesla Roadster)的电化学反应式。

发生电子转移的其实只是一部分锂与钴,其它的元素均不参与电子转移。

然后我们做个小计算:单质锂的原子量为6.9,能贡献1个电子参与电子转移。氧化剂来自空气,不需要考虑。

钴酸锂电池的电池反应的反应物总分子量为98+72=170,但只能贡献半个电子参与电子转移。因为只有部分锂原子会发生反应。

假如我们认为这两个电子的做功是一致的,那么就可以估计一下这两种能量载体的能量密度之比了。

电池能量密度:燃料能量密度=(0.5/170)/(1/6.9)=2.03%电池完败。

考虑到电池有一半重量是辅助材料,我刚才没算进去。于是还得打个折。就剩下1%了。

所以能量密度就成了这样:锂43.1MJ/Kg锂离子电池0.36~0.875MJ/Kg

现在你们是否明白我为啥说:电池背后的化学限制了电池的能量密度。

接下来我们的问题是:为什么电池的化学反应要那么复杂,直接降低了电池的能量密度。

这个问题展开说会比较复杂,估计大部分人没耐心看完。所以先给个简单答案:

为了有序。

原标题:究竟是什么限制了电池的容量
投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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