第一次看到這個(gè)問題是多年前在機(jī)場(chǎng)看到的關(guān)于攜帶鋰電池能量不能大于160Wh的規(guī)定,當(dāng)時(shí)也沒多想,自己將手里帶的鋰電池充電寶的容量換算了一下,在限定范圍內(nèi)就登機(jī)了。
直到后來看到電動(dòng)汽車描述電池的時(shí)候,都以電池總能量來標(biāo)記,大都以千瓦小時(shí)(kWh)來標(biāo)定,比如特斯拉Model3的電池能量是75kWh,甚至有人直接干脆就說其電池能量是75度電的時(shí)候,我才真正意識(shí)到這個(gè)問題,怎么一會(huì)兒說容量,一會(huì)兒說能量,這兩個(gè)指標(biāo)是啥關(guān)系,到底哪種說法靠譜???
其實(shí),就純物理概念而言,電池的容量Ah(安時(shí))與能量Wh(瓦時(shí))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,某充電寶的內(nèi)置鋰電池的電壓是3.7V,容量是10000mAh=10Ah,其充滿電的能量為:3.7V X 10Ah = 37Wh(瓦時(shí))。事實(shí)上,我們以前標(biāo)稱電池容量的時(shí)候,也都是帶著電壓的。比如:汽車用的鉛酸蓄電池就是12V/50Ah;
我們常用的5號(hào)鎳氫電池容量是1.2V/2000mAh,
貌似是到了鋰電池的時(shí)代,采用不同成分正極材料的鋰電池的電壓也不同,其額定電壓從3.2V到后來的3.8V都有,因此不少鋰電池開始標(biāo)注電池容量的時(shí)候就以能量的單位來標(biāo)注了,由于能量標(biāo)注法已經(jīng)計(jì)算了電壓的因素,因此單就電池的儲(chǔ)能能力這個(gè)指標(biāo)來說更直觀一些,也更簡(jiǎn)便一些。
手機(jī)電池上已經(jīng)開始用能量來標(biāo)注“容量”了
就拿10000mAh的充電寶來說吧,如果只看電池容量指標(biāo)10000mAh也就是10Ah,在我的印象里10安時(shí)的容量相當(dāng)大了,汽車電瓶的容量也就是50Ah左右。而這個(gè)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(gè)小充電寶的5倍容量!這里的誤會(huì)就來自于兩個(gè)電池的電壓不同,充電寶的10安時(shí)是在3.7V下的10安時(shí),而汽車電瓶的50安時(shí)是在12V下的50安時(shí)。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(gè)角度看,能量標(biāo)注法比容量標(biāo)注法科學(xué)得多,也直觀得多。
那么,容量標(biāo)注法就不夠科學(xué)嗎?其實(shí)也不是,如果從另一個(gè)角度看,容量標(biāo)注法也是很科學(xué)的。我們還是用50Ah(安時(shí))汽車電瓶舉例吧,大家從50安時(shí)這個(gè)字面理解是否有這個(gè)電池在50安培電流負(fù)載下可以放電一小時(shí)的感覺呢?事實(shí)上是不可以的,我們把50安時(shí)的這個(gè)50安培定義為C(也就是英文Capacity的首字母)的話,這個(gè)50安時(shí)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(cè)定的。換句話說,50安時(shí)的電瓶雖然不能在50安倍下放電一小時(shí),但是理論上講可以在2.5安培下放電20小時(shí)。而且放電電流越小的話,其容量還可以再大些,從這一點(diǎn)來看,這個(gè)50安時(shí)的額定容量標(biāo)注,除了有表示電池容量的因素之外,還有表達(dá)該電池放電能力的因素,額定容量標(biāo)注越高的電池不光說明其容量大,其放電能力(帶負(fù)載能力)也更強(qiáng)。然而,這個(gè)放電能力,在以能量標(biāo)注的電池容量中就體現(xiàn)不出來了。當(dāng)然,上面的例子是對(duì)鉛酸蓄電池的額定容量的標(biāo)準(zhǔn),鋰電池可能有所不同,但是,無論如何,能量的標(biāo)注法不能顯示其放電能力,如果需要顯示其放電能力的話,需要另外標(biāo)注。
總結(jié)一下,無論是用電池容量Ah(安時(shí))標(biāo)注還是用電池能量Wh(瓦時(shí))標(biāo)注,都能正確表達(dá)電池容量信息,用公式:能量=電壓X容量, 就可以快速轉(zhuǎn)換這兩種標(biāo)注方法。用能量法標(biāo)注的時(shí)候更簡(jiǎn)便直觀。而用額定容量標(biāo)注的時(shí)候,一定要加上額定電壓,否則就無法正確描述電池的容量了。
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