第一次看到這個問題是多年前在機場看到的關于攜帶锂電池能量不能大于160Wh的規定,當時也沒多想,自己将手裡帶的锂電池充電寶的容量換算了一下,在限定範圍内就登機了。
直到後來看到電動汽車描述電池的時候,都以電池總能量來标記,大都以千瓦小時(kWh)來标定,比如特斯拉Model3的電池能量是75kWh,甚至有人直接幹脆就說其電池能量是75度電的時候,我才真正意識到這個問題,怎麼一會兒說容量,一會兒說能量,這兩個指标是啥關系,到底哪種說法靠譜啊?
其實,就純物理概念而言,電池的容量Ah(安時)與能量Wh(瓦時)之間可以用電壓來換算。具體公式是:能量=電壓X容量,舉例來說,某充電寶的内置锂電池的電壓是3.7V,容量是10000mAh=10Ah,其充滿電的能量為:3.7V X 10Ah = 37Wh(瓦時)。事實上,我們以前标稱電池容量的時候,也都是帶着電壓的。比如:汽車用的鉛酸蓄電池就是12V/50Ah;
我們常用的5号鎳氫電池容量是1.2V/2000mAh,
貌似是到了锂電池的時代,采用不同成分正極材料的锂電池的電壓也不同,其額定電壓從3.2V到後來的3.8V都有,因此不少锂電池開始标注電池容量的時候就以能量的單位來标注了,由于能量标注法已經計算了電壓的因素,因此單就電池的儲能能力這個指标來說更直觀一些,也更簡便一些。
手機電池上已經開始用能量來标注“容量”了
就拿10000mAh的充電寶來說吧,如果隻看電池容量指标10000mAh也就是10Ah,在我的印象裡10安時的容量相當大了,汽車電瓶的容量也就是50Ah左右。而這個充電寶顯然不能跟汽車電瓶相比,汽車電瓶不可能僅僅是這個小充電寶的5倍容量!這裡的誤會就來自于兩個電池的電壓不同,充電寶的10安時是在3.7V下的10安時,而汽車電瓶的50安時是在12V下的50安時。如果換算成能量的話,汽車電瓶的能量是:12V X 50Ah = 600Wh ; 而充電寶的能量是:3.7V X 10Ah = 37Wh,相差16倍之多。站在這個角度看,能量标注法比容量标注法科學得多,也直觀得多。
那麼,容量标注法就不夠科學嗎?其實也不是,如果從另一個角度看,容量标注法也是很科學的。我們還是用50Ah(安時)汽車電瓶舉例吧,大家從50安時這個字面理解是否有這個電池在50安培電流負載下可以放電一小時的感覺呢?事實上是不可以的,我們把50安時的這個50安培定義為C(也就是英文Capacity的首字母)的話,這個50安時的額定容量一般是在0.05C(也就是2.5安培)的放電條件下測定的。換句話說,50安時的電瓶雖然不能在50安倍下放電一小時,但是理論上講可以在2.5安培下放電20小時。而且放電電流越小的話,其容量還可以再大些,從這一點來看,這個50安時的額定容量标注,除了有表示電池容量的因素之外,還有表達該電池放電能力的因素,額定容量标注越高的電池不光說明其容量大,其放電能力(帶負載能力)也更強。然而,這個放電能力,在以能量标注的電池容量中就體現不出來了。當然,上面的例子是對鉛酸蓄電池的額定容量的标準,锂電池可能有所不同,但是,無論如何,能量的标注法不能顯示其放電能力,如果需要顯示其放電能力的話,需要另外标注。
總結一下,無論是用電池容量Ah(安時)标注還是用電池能量Wh(瓦時)标注,都能正确表達電池容量信息,用公式:能量=電壓X容量, 就可以快速轉換這兩種标注方法。用能量法标注的時候更簡便直觀。而用額定容量标注的時候,一定要加上額定電壓,否則就無法正确描述電池的容量了。
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