电介质电容器的功率密度和能量密度
2022-05-24
首先要知道能量密度是代表电池端的特性，而功率密度代表超级电容器的特性，电池特性基于电池反应，而超级电容器则是基于双电层扩散，这是最本质的区别，目前为止一些氧化物氢氧化物的超级电容器之所以能够同时拥有高的能量密度和功率密度是以上所提到的两种原理的共同作用。
在谈及电池的时候，能量密度和功率密度是两个经常提到的量 能量密度（Wh/kg)指的是的单位重量的电池所储存的能量是多少，1Wh 等于 3600 焦耳（J) 的能量。功率密度（W/kg)指的是单位重量的电池在放电时可以以何种速率进行能量输出。 能量密度是由电池的材料特性决定的，普通铅酸电池的能量密度约为 40Wh/kg，常用的电动 两轮车用铅酸电池包为 48V， 10Ah, 储能 480Wh,所以可以简单估计这种电池包的重量至少在 12kg 以上。 铅酸电池的能量密度是比较低的， 所以无法用作电动汽车的动力源， 因为如果使用铅酸电池 驱动家用汽车行驶 200km 以上，需要将近 1 吨的电池，这个重量太大了，无法达到实用，当 然铅有毒也是一个方面原因，铅酸电池的循环性能也比较差，但是我们可以看到，仅丛能量 密度上就可以判断出铅酸电池不能作为纯电动汽车的动力源 目前比较热的锂离子电池的能量密度约在 100～150Wh/kg 左右， 这个值比铅酸电池高出 2～ 3 倍，且锂离子电池的循环性要远远高于铅酸电池，所以目前锂离子电池是开发电动汽车的 首选电池。 功率密度也是由材料的特性决定的， 并且功率密度和能量密度没有直接关系， 并不是说能量 密度越高功率密度就越高，用专业的术语来说，功率密度其实描述的是电池的倍率性能，即 电池可以以多大的电流放电， 功率密度对于电池开发以及电动车开发而言非常重要， 如果功 率密度高， 则电动车在加速的时候就会非常快， 普通的铅酸电池的功率密度一般只有几十～ 数百瓦特/千克，这是一个非常低的值，表明铅酸电池的高倍率放电性能较差，而锂离子电 池目前的功率密度可以达到数千瓦特/千克。 值得指出的是， 能量密度和功率密度都是一个会变化的量， 电池在使用多次以后能量密度会 降低（电池容量衰减），功率密度也会下降，并且这两个量也是随着环境的变化而变化的， 比如在极为寒冷或炎热的季节中它们都会发生一定程度的变化（一般是减少）。 目前还没有任何一种电池的能量密度可以达到实用化的驱动电动汽车具有几百公里的续航 里程。提高电池的能量密度也是目前电池研发中的重中之重，在安全性得到解决的前提下， 如果电池的能量密度可以达到 300～400Wh/kg 的话， 就具备了和传统燃油机车较量续航里程 的资本， 但是电池还有一个知名的问题就是寿命， 电池的能量密度会随着电池的使用而衰减， 并且这种衰减并非是线型的，而可能是突然的降低，所以，在开发车用电池的时候，循环性 同样是决定性的因素
