2015-12-03 13:50:17

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能量密度(Energy density)是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。

基本信息

  • 中文名

    能量密度

  • 外文名

    Energy density 

  • 单位

    焦耳/立方米,千焦/立方米

  • 量纲

    KG/(MS2)

  • 含义

    一定空间或质量物质储存能量大小

  • 用途

    比较单位体积的电池所储存的电量

折叠 编辑本段 ​简介

能量密度(Energy density)是指在一定的空间或质量物质中储存能量的大小。

折叠 编辑本段 完全能量密度

此表给出了完整系统的能量密度, 包含了一切必要的外部条件,如氧化剂和热源。

能量密度表:

存储形式

质量能量密度 (MJ/kg)

容积能量密度 (MJ/L)

Peak recovery efficiency %

Practical recovery efficiency %

质能等价

89,876,000,000




核聚变(太阳的能量来源)

645,000,000




氘氚聚变

337,000,000




核裂变(100%铀-235) (用于核武器)

88,250,000

1,500,000,000



天然铀(99.3% U-238, 0.7% U-235)用于快滋生反应器[2]

24,000,000



50%

浓缩铀(3.5% U235) 用于轻水反应堆

3,456,000



30%

Hf-178m2 isomer

1,326,000

17,649,060



Pu-238 a-decay

15,500,000




天然铀(0.7% U235) 用于轻水反应堆

443,000



30%

Ta-180m isomer

41,340

689,964



Specific orbital energyofLow Earth orbit(approximate)

33




Cl2O7+CH4- 计算值

17.4




Cl2O7分解---计算值

12.2




硝基甲烷

11.3

12.9



八硝基立方烷炸药--计算值

8.5

17



Tetranitrotetrahedraneexplosive - computed

8.3




Heptanitrocubaneexplosive - computed

8.2




Dinitroacetyleneexplosive - computed

7.9




(和氯反应)

7.0349




Tetranitrocubaneexplosive - computed

6.95




Ammonal(Al+NH4NO3oxidizer)

6.9

12.7



Tetranitromethane+hydrazinebipropellant - computed

6.6




Hexanitrobenzeneexplosive - computed

6.5




奥克托今炸药 - 计算值

6.3




ANFO-ANNM

6.26




三硝基甲苯[Kinney, G.F.,K.J. Graham(1985).Explosive shocks in air.Springer-Verlag.ISBN 3-540-15147-8. ]

4.610

6.92



CopperThermite(Al +CuOasoxidizer)

4.13

20.9



Thermite(powder Al +Fe2O3asoxidizer)

4.00

18.4



过氧化氢分解 (asmonopropellant)

2.7

3.8



纳米线电池

2.54

29


95%Template:Clarify[3]

battery, Lithium Thionyl Chloride (LiSOCl2)[4]

2.5




水220.64 bar, 373.8°CTemplate:Clarify

1.968

0.708



Kinetic energy penetratorTemplate:Clarify

1.9

30



battery, Fluoride ion

1.7

2.8



氢闭循环燃料电池[5]sm=n

1.62




(有毒)分解 (asmonopropellant)

1.6

1.6



硝酸铵分解 (asmonopropellant)

1.4

2.5



电容EEStor生产 (宣称值)[6]

1.2

5.7

99%

99%

Thermal Energy Capacity of Molten Salt

1



98%[7]

Molecular springapproximate

1




battery, Sodium Sulfur

0

1.23


85%[8]

battery, Lithium-manganese

0.83-1.01

1.98-2.09



锂离子电池

0.46-0.72

0.83-0.9


95%

battery, Lithium Sulphur

1.26

1.26



battery(Sodium Nickel Chloride)]], High Temperature

0.56




battery, Silver-oxide

0.47

1.8



Flywheel

0.36-0.5




5.56x45 NATO子弹Template:Clarify

0.4

3.2



镍氢电池,消费产品的低功率产品

0.4

1.55



battery, Zinc-manganese (alkaline), long life design

0.4-0.59

1.15-1.43



battery, Zinc Bromine flow (ZnBr)

0.27




battery, Nickel metal hydride (NiMH), High Power design as used in cars

0.250

0.493



battery, Nickel cadmium (NiCd)

0.14

1.08


80%

battery, Zinc-Carbon

0.13

0.331



battery, Lead acid

0.14

0.36



battery, Vanadium redox

0.09

0.1188


7070-75%

battery, Vanadium Bromide redox

0.18

0.252


80%-90%[9]

CapacitorUltracapacitor

0.0199[10]

0.050



CapacitorSupercapacitor

0.01


80%-98.5%[11]

39%-70%[12]

Superconducting magnetic energy storage


0.008[13]


>95%

Capacitor

0.002[14]




Spring power(clock spring),torsion spring

0.0003[15]

0.0006



Storage type

Energy density by mass (MJ/kg)

Energy density by volume (MJ/L)

Peak recovery efficiency %

Practical recovery efficiency %

在食品营养学的角度上,能量密度是指每克食物所含的能量,这与食品的水分和脂肪含量密切有关。食品的水分含量高则能量密度低、脂肪含量高则能量密度高。

折叠 编辑本段 电池能量密度

电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。

电池能量密度=电池容量×放电平台/电池厚度/电池宽度/电池长度。

计算方法虽然简单,不过同时需要注意以下几点:

折叠 电池容量

现常规锂离子电池的放电倍率还是介于0.2C~0.5C,而一般电池在这个倍率期间的放电容量差值不超过1%。但对于高倍率放电而言,其容量与低倍率差别明显。因此对于有特殊放电倍率的电池而言,需留意其放电倍率再计算相对应的能量密度。

折叠 放电平台

三元材料与钴酸锂材料的放电平台有差距,卷绕电池与叠片电池的放电平台有差距,相同电池不同倍率下放电平台有差距。我们厂子给出的放电平台是钴酸锂卷绕电池在0.5C下的放电平台,值为3.7V。其他厂子的规格我不知道。

折叠 电池尺寸

对于单个电池而言,那么三维量一下就可以了。对于批量电池而言,三维都需要按该批量电池的最大厚/宽/长来算。同理对于批量电池而言,容量需要取A品最低容量或者说是取该批电芯的允许min容量。

上面啰嗦一大堆也不知道你看没看,其实计算能量密度远远不如计算容量密度来的准确,客户从来都是要容量的,谁看能量啊?且能量密度跟正极材料有关,三元平台低但是算能量密度时也不会将其放电平台算的低。一句话:能量密度非客户需要且没有容量密度准确,所以能量密度参考价值不是太大。

最后给出我们这里的能量密度计算方法及对应单位:

能量密度(Wh/L)=电池容量(mAh)×3.7(V)/厚度(cm)/宽度(cm)/长度(cm)。

折叠 编辑本段 宇宙能量密度

高能量密度物理是物理学的重要前沿领域,涉及到等离子体物理、物质科学、凝聚态物理、原子和分子物理等总众多研究领域,从宇宙的起源到粒子的基本结构,内涵广阔、意义重大。

所谓高能量密度,是指物质的能量密度超过1011焦耳/米3(J/m3),或等价于压力超过1百万巴(Mbar)的极端物理条件。以往,这种极端的物理状态只存在于天体的恒星、行星的内部以及核武器的爆炸中。激光、粒子束和Z-箍缩发生器能量、功率和高度的不断提高使得在实验室产生极高能量密度的实验条件成为可能,这种物质自身、与粒子束和辐射场的集体相互作用的内容非常丰富,形成一个称之为高能量密度(HED)物理学的新的物理学领域。这是一个充满新的物理现象和具有深刻和重要应用前景的领域,它涵盖了物理学的宽广范围,包括等离子体物理、激光和粒子束物理、材料质理相互作用以及天体物理等。

我国通过这些年所做的大量工作,已经具有了产生高能量密度的研究手段,在研究方面具备了一定规模,在理论研究、实验、数值模拟方面具备了一定基础。

折叠 编辑本段 食品能量密度

食品的能量密度,指的是每克食物所含的能量。

食品的能量密度与食品的水分和脂肪的含量密切相关。水分含量高则能量密度低、脂肪含量高则能量密度高。有关能量密度的另一特性是食品的粘稠度。它与食品的适口程度和食品是否满足能量需要有关。如玉米粥易呈粘稠状,加水变稀则能量密度自然降低。若添加少量植物油,可明显降低其黏度,同时也可增加其能量密度。但是,在添加脂肪和糖以增加食品的能量密度和可口性时,必须注意保证蛋白质和其它营养素的浓度,使之不至于降低到不适宜的水平。

折叠 能量的供给与食物来源

食物中的碳水化合物、脂肪和蛋白质是人体能量的主要来源,但这三大产能营养素在人体代谢中具有特殊的生理功能,长期摄取单一会造成营养素不平衡,影响健康,因此三者在向人体功能方面应有一个适当的比例。通常碳水化合物向人体提供的热能较合适的比例为占总能量的55%~65%,脂肪占20%~30%,蛋白质占11%~14%。

碳水化合物、脂类和蛋白质广泛存在与各类食物中。动物性食品含有较多的脂肪和蛋白质,是膳食热能的重要构成部分。植物性食物中粮谷类和根茎类含有大量的碳水化合物,是较经济的能量来源,也是中国膳食热能的主要来源;大豆和坚果类如花生、核桃等含有丰富的脂肪和蛋白质,是膳食热能辅助来源之一;而蔬菜、水果含热能较少。

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