为什么能量密度对电池很重要？

电池能量密度是电池所含能量与其重量或大小的比值。我们称之为重量比能量密度和体积比能量密度。

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例如，我们用瓦特小时来衡量电池的能量(瓦特每小时，相当于使用一个瓦特一个小时)。然后我们可以用电池的瓦特小时(wh)除以它的千克(重量)或体积(升)。

因此，电池可以为设备供电的时间长度与其重量或尺寸之比等于能量密度。

为什么电池能量密度很重要？

电池能量密度至关重要，因为能量密度越高，相对于其尺寸而言，电池释放电荷的时间就越长。也就是说，当没有太多空间放置电池，但你需要大量能量输出时，高能量密度电池会很有用。智能手机和其他手持设备就是很好的例子。

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让我们把能量密度的好处提出来作为一个问题:你愿意拥有一个小而轻的电池来长时间供电，还是一个笨重的电池来占用大量空间并且只提供少量的能量？

几乎在每个种姓中，前一种情况更有利，这就是为什么高能量密度在我们的世界中是至关重要的。

电池的能量密度与功率密度

很容易混淆能量密度和功率密度因为它们在某些方面很相似。它们都测量电池相对于其重量的电特性。

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然而，能量密度和功率密度有一个重要的区别:电池能量密度测量的是瓦特小时(wh)每千克(kg)，功率密度测量瓦特输出每公斤。

这就是力量与能量发挥作用的地方。功率密度衡量能量输送的速度，而能量密度衡量电池能容纳多少能量。

使用高能量密度的电池有什么好处？

高能量密度的电池改变了移动世界。有了更多的能源，我们可以在更小的空间里安装有用的电池。这使得持久耐用的电话，笔记本电脑，耳塞，或医疗设备。

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与过去的替代品相比，它们也非常轻便。你能想象随身携带一部5磅重的iPhone吗？还是10磅的平板？

更高的能量密度也意味着我们可以将大量能量装入更大的移动设备，如汽车、飞机、建筑设备和机器人。

高能量密度有什么风险？

当电池储存更多的能量时，如果出现问题，它就有更多的能量可以释放。

锂离子电池中的液体电解质是易挥发的并且可能导致燃烧，造成火灾危险。正因为如此，这些电池内置了安全功能，限制了它们的重量和体积。

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因此，电池的能量密度越高，它就越危险，这对进一步的发展构成了限制(和风险)。

目前哪种电池的能量密度最高？

毫无疑问，锂离子电池说到高能量密度，就拿蛋糕来说吧。他们在能耗和便携性方面的进步改变了我们的世界。事实上，锂离子电池的能量密度在260-270wh/kg之间，而铅酸电池的能量密度在50-100wh/kg之间。

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在过去的十年里，锂离子电池取得了许多进步，特别是在化学方面。通过使用不同的阳极和阴极材料，工程师们可以进行电化学实验，改变能量密度、功率密度等。

这锂离子电池能量密度最高的是钴酸锂电池。它使用氧化钴作为阴极，石墨碳作为阳极。由于其高能量密度，它在智能手机、笔记本电脑、手表、汽车和任何需要长时间供电的紧凑型设备中很受欢迎。

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克服极限:固态电池

因此，如果我们在锂离子电池的发展上达到了极限，我们将何去何从？电池技术的未来在于固态电池.

还记得锂离子电池有一种液体电解质溶液吗？这种溶液的液态是一个基本问题。它不稳定，暴露在氧气中会挥发，并且有相当大的安全风险。由于这些安全问题，它也限制了尺寸和能量密度的进步。

固态电池解决了这些问题。在这些电池中，电解质是固体而不是液体，因此比当前的锂离子电池具有更高的能量密度(2.5倍)。它们还具有更快的充电时间和更少的安全问题，使电池更小更紧凑。

虽然固态电池还不容易获得，但它们可能会再次彻底改变我们的世界。

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这就是为什么它很重要

电池的能量密度对于它的大小、它可以为你的设备供电多长时间，甚至是你的电池的安全性都是至关重要的。事实上，这是电池发展的一个主要话题，也是锂离子电池如此受欢迎的原因。

化学家和工程师一直在努力创造具有高能量密度的安全、耐用的电池，我们可能会在固态电池的化学中找到完美的解决方案。未来已经成熟新的创新在锂电池中。