Kedu ihe bụ Specific Energy?

Ike a kapịrị ọnụ na-atụ ọnụọgụ ike echekwara kwa nkeji nke ihe ma ọ bụ sistemu. Akọwapụtara na joules kwa kilogram (J/kg) ma ọ bụ watt{1} awa kwa kilogram (Wh/kg), metrik a na-ekpebi ike ike enyere n'ụka nwere, na-eme ka ọ dị mkpa maka iji teknụzụ nchekwa ike atụnyere na ịghọta ike ihe.

Ike pụrụ iche dị iche na njupụta ume, ọ bụ ezie na okwu ndị ahụ na-enwekarị mgbagwoju anya. Ọ bụ ezie na njupụta ume na-atụ ike kwa otu olu (Wh/L), ike a kapịrị ọnụ na-elekwasị anya naanị na oke. Ọdịiche a dị mkpa na ngwa ebe mmachi ịdị arọ na-ebute mkpebi imewe - site na ụgbọ elu gaa na ngwa eletrọnịkị gaa na ụgbọ ala eletrik.

Fiziks dị n'azụ ike a kapịrị ọnụ gụnyere njikọ dị n'etiti ike echekwara na oke achọrọ iji nweta ya. Na batrị, nke a na-agụnye ike sitere na mmeghachi omume kemịkal kewara site na mkpokọta electrodes, electrolyte, separators, na casing. Maka mmanụ ọkụ, ọ na-anọchi anya okpomọkụ a na-ewepụta n'oge combustion n'ihe metụtara oke mmanụ.

Specific Energy

Batrị lithium{0}ion na-egosi ihe kpatara ike dị mkpa na teknụzụ ọgbara ọhụrụ. Mkpụrụ ndụ lithium dị ugbu a{2} ion na-enweta ike dị n'etiti 250-270 Wh/kg, na-eme ka smartphones na-agba ọsọ ruo ọtụtụ awa na ụgbọ ala eletrik ịga ọtụtụ narị kilomita. N'ịtụnyere, batrị ndu-acid ọdịnala na-ebuga naanị 30-50 Wh/kg, na-akọwa ihe kpatara ejiri dochie ya na ngwa mkpanaka n'agbanyeghị ọnụ ahịa dị ala.

Ihe ọhụrụ ọhụrụ na-adịbeghị anya na-akwalite ókèala ndị a n'ihu. Batrị steeti siri ike na mmepe na-ekwe nkwa ike pụrụ iche gafere 350 Wh/kg, ebe lithium dị elu{3}}sistemụ igwe sitere na ụlọ ọrụ dịka Amprius egosipụtala 400 Wh/kg n'ime ngwa ụgbọ elu pụrụiche. Nkwalite ndị a na-atụgharị ozugbo ka ọ bụrụ ogologo oge ọsọ ọsọ ngwaọrụ ma ọ bụ ogologo ụgbọ ala na-agbakwunyeghị ibu.

Ike a kapịrị ọnụ nke batrị dabere n'ọtụtụ ihe: ihe elektrọd, kemịkalụ cell, na arụmọrụ imewe. Nickel-cathodes bara ụba na-abawanye nchekwa ike mana na-eweta ihe ịma aka kwụsie ike. Silicon anodes na-enye ikike dị elu karịa graphite ọdịnala mana enwere mmụba olu n'oge ịchaji. Nhọrọ imewe ọ bụla na-anọchite anya azụmaahịa n'etiti ike akọwapụtara na njirimara arụmọrụ ndị ọzọ dị ka ndụ okirikiri, nchekwa, na ọnụ ahịa.

Mmanụ ọkụ fosil na-edobe ike dị elu karịa batrị. Mmanụ ụgbọala nwere ihe dịka 12,700 Wh/kg (46 MJ/kg), ebe mmanụ dizel ruru 13,000 Wh/kg. Nke a na-akọwa ihe kpatara na, n'agbanyeghị ọtụtụ iri afọ nke ọganihu batrị, mmanụ ọkụ na-anọgide na-achịkwa n'ụgbọ elu na ogologo njem - ebe ibu dị mkpa.

Hydrogen na-egosi ihe na-adọrọ mmasị na ike dị 33,300 Wh/kg{2} ihe fọrọ nke nta ka ọ bụrụ okpukpu atọ nke mmanụ ụgbọala. Agbanyeghị, njupụta ya dị oke ala chọrọ ma ọ dị elu{{4}mkpakọ nrụgide ma ọ bụ ntụ oyi cryogenic, na-agbakwunye oke sistemụ na-ebelata ike dị mkpa nke ukwuu. N'otu aka ahụ, gas sitere n'okike nwere ike dị elu nke ukwuu mana ọ chọrọ sistemu nchekwa dị arọ.

N'ihe oriri na-edozi ahụ, ike kpọmkwem na-ekpebi njupụta caloric. Abụba na-enye ihe dịka 38 kJ/g (9 Cal/g), karịa okpukpu abụọ nke protein na carbohydrates na 16-17 kJ/g (4 Cal/g nke ọ bụla). Nke a na-akọwa ihe kpatara nri ndị nwere abụba{{7} dị elu nwere ọtụtụ calorie kwa gram-ike kpọmkwem nke macronutrient na-achịkwa ngụkọ.

Ọdịnaya mmiri na-emetụta ike nke nri n'ụzọ dị egwu ebe ọ bụ na mmiri na-agbakwunye oke n'enyeghi ike. Akwụkwọ nri ọhụrụ nwere ike ịnwe naanị 0.5{3}}1 kJ/g, ebe mkpụrụ osisi a mịrị amị gafere 25 kJ/g, n'agbanyeghị na ha abụọ bụ nri sitere na osisi.

Nhazi ụgbọ ala eletrọnịkị na-agbagharị n'akụkụ oke ike ike. Ngwunye batrị 75 kWh na-eji sel nwere 250 Wh/kg tụrụ kilogram 300, na-anọchite anya 15-20% nke arọ ụgbọ ala. Ịbawanye ike batrị kpọmkwem ruo 350 Wh/kg ga-ebelata nke a ruo 214 kg, na-ahapụ 86 n'arọ maka ikike njem ma ọ bụ ogologo ogologo.

Mbelata ibu a na-adaba site na imepụta ụgbọ ala. Ụgbọ ala ndị dị nfe na-achọ obere ume maka osooso na ịrị ugwu, obere moto, yana sistemu nkwusioru siri ike. Ụlọ ọrụ ụgbọ ala na-elekwasị anya ike batrị kpọmkwem nke 400{3}}500 Wh/kg iji mee ụgbọ ala eletrik na-asọmpi na ụgbọ ala mmanụ ụgbọala, nke chọrọ naanị ibu 50-60 kg mmanụ maka ụdị ahụ.

Ụgbọ elu na ụgbọ elu na-eche mkpa ike siri ike karịa. Kilogram ọ bụla ebuliri na orbit na-efu puku kwuru puku dollar mmanụ ọkụ, na-eme ka batrị ike dị elu dị mkpa maka satịlaịtị na ụgbọ elu. NASA's Mars rovers na-eji mkpụrụ ndụ lithium{2} ion ahọpụtara kpọmkwem maka nchikota ike ha na ntụkwasị obi na oke okpomọkụ.

Mmepe ụgbọ elu eletrik na-adabere na nhụta batrị. Teknụzụ lithium dị ugbu a{1} ion na-enyere obere drones na obere ụgbọ ala ikuku na-emepe emepe{2}, mana ụgbọ elu mpaghara chọrọ ume pụrụ iche gafere 500 Wh/kg ka ọ bụrụ ike. Ndị ụlọ ọrụ na-achụ ụgbọ elu eletrik na-enyocha mmepe batrị nke ọma, ebe ọ bụ na ọbụna obere nkwalite ume na-emepe atụmatụ ụgbọ elu ọhụrụ.

Ndị na-emepụta ekwentị na-edozi ike kpọmkwem megide ihe ndị ọzọ dị ka ịchaji ọsọ na nchekwa. Ekwentị ọgbara ọhụrụ na-eji sel gburugburu 250{2}270Wh/kg, na-eme ka ọrụ ụbọchị{5} niile na ngwaọrụ ndị na-eru gram 150-200. Ịbawanye ike a kapịrị ọnụ na-enye ohere ogologo ndụ batrị ma ọ bụ nke dị gịrịgịrị, atụmatụ dị mfe - ha abụọ ji ndị na-azụ ahịa kpọrọ ihe.

Batrị laptọọpụ na-eche ihe mgbochi ndị yiri ya ihu mana ha nwere ihe dị iche iche na-ebute ụzọ. Batrị laptọọpụ a na-ahụkarị na-atụ gram 300-400 ma na-echekwa 50-100 Wh, na-eji sel nwere ikike yiri ya na ekwentị mana emebere ya maka ọnụego mwepu dị iche iche na njirimara ọkụ.

Ike a kapịrị ọnụ na ike akọwapụtara na-anọchi anya akụkụ arụmọrụ dị iche iche. Ike a kapịrị ọnụ (W/kg) na-atụ etu ngwa ngwa sistemu nwere ike isi wepụta ike, ebe ike a kapịrị ọnụ na-atụ oke ike ọ na-echekwa. Batrị emebere maka ike dị elu na-achụkarị ike, ma ọzọ.

Batrị lithium iron phosphate (LFP) na-egosi mgbanwe a. Ha na-enye ike dị obere (120-160Wh/kg) karịa nickel{4}}ọzọ bara ụba mana na-ebuga ike akọwapụtara nke ọma yana ndụ okirikiri ka mma. Ngwá ọrụ ike na-eji sel ndị nwere ike dị elu n'agbanyeghị na ha na-enye obere oge, n'ihi na ịnyefe ugbu a zuru oke maka ịrụ ọrụ moto na-ebute ụzọ karịa ikike zuru oke.

Ihe nkata Ragone na-egosiputa mmekọrịta a n'ụzọ eserese, na-egosi ike dị iche iche na otu axis na ike dị iche iche na nke ọzọ. Chemistry batrị dị iche iche na-ejupụta mpaghara dị iche iche, na-ekpughe na ọ nweghị otu teknụzụ karịrị ha abụọ. Ngwa ga-ahọrọ batrị dabara na ihe ha chọrọ{{2}ike dị elu maka ogologo oge, ike dị elu maka mgbawa dị nkenke, ma ọ bụ mebie atụmatụ maka ojiji agwakọta.

Ike pụrụ iche na-anọchi anya naanị otu metrik arụmọrụ. Batrị nwere ike pụrụiche nwere ike ịta ahụhụ ndụ okirikiri adịghị mma, nchegbu nchekwa, ọnụ ahịa dị elu ma ọ bụ oke okpomọkụ. Lithium{2} batrị sọlfọ na-egosipụta ike dị elu nke akọwapụtara ike (650 Wh/kg) mana chere ihe ịma aka na mgbaze sọlfọ na ndụ okirikiri dị ala nke na-egbochi azụmahịa.

Mmepụta usoro na-emetụta bara uru kpọmkwem ike. Selụ -ike kpọmkwem gafere ngwungwu{2}}ọkwa n'ihi oke agbakwunyere site na sekit nchebe, sistemu jụrụ oyi na ihe arụrụ arụ. Otu cell na-enweta 270 Wh/kg nwere ike ịnapụta naanị 180{6}200 Wh/kg n'ọkwa mkpọ-ihe dị oke mkpa maka ndị na-emepụta sistemu.

Okpomọkụ na-emetụta oke nnyefe ike. Ọnọdụ oyi na-ebelata ikike batrị, na-eweda ike nke ọma n'oge a na-ewepụ ya. Ụgbọ ala eletrik na-enweta mbelata oke n'oge oyi n'ihi na batrị enweghị ike ịnye ike ha zuru oke na obere okpomọkụ.

Specific Energy

Nchọpụta na-agbaso nkwalite ike pụrụ iche site n'ọtụtụ ụzọ. Ngwa cathode dị elu dị ka lithium{1}}nickel{2}}manganese{3}cobalt{4}}oxide (NMC) nwere ọdịnaya nickel dị elu na-abawanye nchekwa ike na electrode dị mma. Silicon - anodes dabere na-echekwa lithium karịa graphite, na-akwalite ikike. Ọganihu ọ bụla na-eme ka ike dị elu dị elu mgbe ndị nchọpụta na-arụ ọrụ iji merie nsogbu ndị metụtara ya.

Steeti electrolytes siri ike na-ekwe nkwa nnukwu uru site n'ịkwalite anodes metal lithium, nke na-enye ike dị elu karịa graphite. Companieslọ ọrụ gụnyere QuantumScape, Ike siri ike, na Samsung na-achụso azụmaahịa, na-ezubere ike ụfọdụ nke 400-500 Wh/kg. Ihe ịga nke ọma ga-agbanwe ụgbọ ala eletrik na ngwa eletrọnịkị ndị ahịa.

Batrị lithium{0}} na-anọchi anya ogologo oge- nwere ike na-abịaru nso 11,140 Wh/kg- tụnyere mmanụ ụgbọala. Agbanyeghị, ọtụtụ ihe mgbochi teknụzụ gụnyere nkwụsi ike electrolyte, mmetụta carbon dioxide, na ndụ okirikiri pere mpe na-edobe ha n'ụlọ nyocha. Batrị lithium bara uru{7}} ka dị afọ ma ọ bụ ọtụtụ iri afọ.

Iji ghọtaKedu ihe bụ batrị lithiumna ihe mere ha ji na-achịkwa nchekwa ike nke oge a, ike a kapịrị ọnụ na-enye azịza bụ isi. Mmepe nke teknụzụ lithium{1} ion na 1990s mụbara ike batrị kpọmkwem site na 120 Wh/kg na sel Sony mmalite ruo ihe karịrị 270 Wh/kg n'ụdị dị ugbu a-karịa okpukpu abụọ n'ime afọ iri atọ.

Ụdị batrị lithium dị iche iche na-egosi ọkwa ike dị iche iche dabere na kemistri ha. Mkpụrụ ndụ lithium cobalt oxide (LCO) eji na ekwentị na-enweta ike kachasị elu mana enwere oke ndụ okirikiri yana nchegbu nchekwa. Lithium iron phosphate (LFP) na-azụta ike pụrụ iche maka nchekwa na ogologo ndụ, na-eme ka ọ masịrị ya maka ụgbọ ala eletrik na nchekwa ọdụ n'agbanyeghị ike dị ntakịrị.

Nkwali maka ike dị elu na-akpali nyocha ihe. Ngwa cathode na-akpata ọtụtụ ibu cell, yabụ na-emepe ọkụ ọkụ na ume karịa{1} cathodes siri ike na-emeziwanye ike kpọmkwem. Mbelata ihe anaghị arụ ọrụ-Ndị na-anakọta ugbu a, ndị na-ekesa, nkwakọ ngwaahịa{4}} na-enyekwa aka site n'ibelata oke na-ebelata ike echekwara.

Ụgbọ ala eletrik ọgbara ọhụrụ na-adabere na ike batrị lithium. Otu ngwugwu batrị EV na-echekwa 50-100 kWh na-eji sel nwere ike 250-270 Wh/kg. Nke a na-enyere aka 200-400 kilomita nke oke ebe ị na-echekwa ibu batrị jikwaa. Ka ike pụrụ iche na-abawanye ruo 350-400 Wh/kg, ma ọ bụ oke na-agbatị nha nha ma ọ bụ ịdị arọ batrị na-ebelata, na-emeziwanye arụmọrụ ụgbọ ala.

Ngwa eletrọnịkị ndị ahịa na-adabere n'otu ike batrị lithium. Smartphones, laptọọpụ, mbadamba, na wearables na-eji lithium -ion ma ọ bụ lithium{2}polymer cell kpọmkwem n'ihi na ike ha dị elu na-enye ohere ịgba ọsọ zuru oke na kọmpat, ngwa dị arọ. Na-enweghị uru ike nke teknụzụ lithium, ịgbakọ ekwentị ọgbara ọhụrụ agaghị ekwe omume.

Ike a kapịrị ọnụ na-atụ ike kwa otu uka (Wh/kg), ebe njupụta ume na-atụle ike kwa otu olu (Wh/L). Ngwa ebe ịdị arọ kacha dị mkpa{{1} dị ka ụgbọ elu ma ọ bụ akpa azụ{2}} na-ebute ike pụrụ iche ụzọ. Ngwa ebe ohere nwere oke-dị ka igwe eletrọnịkị ndị na-azụ ahịa n'ime oghere ndị etinyere- na-ebutekarị njupụta ike karịa.

N'ime batrị azụmahịa, sel lithium dị elu{0}}ion nwere nickel{1}cathodes bara ụba na-enweta ike kachasị elu ugbu a na 250-300 Wh/kg. Nnwale siri ike{7} batrị lithium steeti egosila 400-500 Wh/kg n'ọnọdụ ụlọ nyocha. Batrị lithium-ikuku na-erute 11,140 Wh/kg mana ọ ka dị anya na iji ya eme ihe.

Mmanụ ụgbọala na-echekwa ike n'ime kemịkalụ kemịkalụ ewepụtara mgbe ejiri ikuku oxygen na-agba ọkụ. Ebe ọ bụ na a naghị agụ oxygen na oke mmanụ ụgbọala, ike ya kpọmkwem na-egosi na ọ dị elu karịa (12,700 Wh/kg). Batrị ga-ebu ma mmanụ ọkụ na oxidizer, na-amachi ike ha kpọmkwem. Ọdịiche a dị mkpa na-akọwa ihe kpatara batrị ji agba mgba iji kwekọọ njupụta ike mmanụ ọkụ.

Ọ bụchaghị. Ike pụrụ iche na-anọchi anya naanị otu akụkụ arụmọrụ. Batrị nwere ike dị elu nwere ike ịnwe ndụ okirikiri adịghị mma, ihe egwu nchekwa, ọnụ ahịa dị elu, ma ọ bụ mmepụta ike dị oke. Batrị kacha mma na-adabere na ngwa chọrọ-mgbe ụfọdụ atụmatụ ike dị ala na-arụ ọrụ nke ọma n'ozuzu ya n'ihi njirimara dị elu na mpaghara ndị ọzọ.

Ịtụ ike kpọmkwem chọrọ usoro nyocha nke ọma. Maka batrị, ụkpụrụ ọkọlọtọ na-agụnye ịchaji cell nke ọma, wee tufuo ya n'ọnụego a kapịrị ọnụ ka ị na-atụ ike a napụtara. Ikewa mkpokọta ike site na oke cell na-ewepụta ike a kapịrị ọnụ na Wh/kg.

Otutu ụlọ ọrụ na-edobe ụkpụrụ maka nha ike akọwapụtara. International Electrotechnical Commission (IEC) na-ebipụta usoro ule na-eme ka nkwekọ n'ofe ndị nrụpụta. Nsonaazụ nwere ike ịdịgasị iche dabere na ọnụego mwepu, okpomọkụ, na usoro nnwale, yabụ ịtụnyere ụkpụrụ ike pụrụ iche chọrọ ịghọta ọnọdụ ule.

Ọkwa cell - dị iche na ngwugwu{1}}ọkwa nke ukwuu. Ngwunye batrị gụnyere ngwa eletrọnịkị njikwa, sistemu jụrụ oyi, na ihe arụrụ arụ na-agbakwunye oke na-enweghị echekwa ike. Mkpọ -ike kpọmkwem na-erute 65-75% nke ụkpụrụ ọkwa cell. Ndị na-emepụta sistemụ ga-azarịrị maka mbelata a mgbe ha na-agbakọ arụmọrụ ngwa.

Specific Energy

Nkwalite ume pụrụ iche na-eso ụzọ a ga-ebu amụma dabere na njirimara akụrụngwa yana ọganihu n'ichepụta. Uru na-abawanye na-aga n'ihu ka ndị nchọpụta na-ebuli usoro electrode, belata oke ihe anaghị arụ ọrụ, ma melite arụmọrụ nrụpụta. Atụmatụ dị ugbu a na-atụ aro lithium{2} ion kpọmkwem ike ga-eru 350-400 Wh/kg n'ime afọ iri na-abịa site na nkwalite mgbanwe mgbanwe.

Mgbanwe mgbanwe chọrọ chemistries ọhụrụ. Batrị steeti siri ike nwere ike ịrị elu ruo 400-500 Wh/kg ma ọ bụrụ na edozie ihe ịma aka nka. Lithium -sulfur na lithium{7} batrị ikuku na-ekwe nkwa ọbụna ike dị elu karịa mana ọ na-eche nnukwu nsogbu mmepe ihu. Batrị sodium-ion na-enye ọnụ ala dị ala na-efu nke ike a kapịrị ọnụ, na-ezubere ngwa ebe ịdị arọ na-erughị akụ na ụba.

Mmetụta nke ike kpọmkwem dị elu na-agbatị karịa ngwa doro anya. Grid{1}}Nchekwa ume ike na-akawanye mma ka ike batrị na-akawanye mma yana ọnụ ahịa na-agbada. Ngwa ahụike enwere ike ibugharị na-arụ ọrụ ogologo oge n'etiti ụgwọ. Ngwá ọrụ ike na-adịkwu ọkụ n'achụghị oge ojiri gaa. Mmụba ọ bụla na-abawanye na ike a kapịrị ọnụ na-eme ka ohere ọhụrụ gafee ọtụtụ ụlọ ọrụ.

Maka njem ọkụ eletrik kpọmkwem, nkwalite ike pụrụ iche na-akwalite nkuchi site n'ibelata ibu na ụgwọ ọnụahịa nke batrị megide mmanụ ọkụ. Mmụba 50 Wh/kg ọ bụla na ike a kapịrị ọnụ na-atụgharị gaa na 15-20% karịa ụgbọ ala ma ọ bụ mbelata nha nha nha, na-eme ka mgbanwe gaa na ngagharị eletrik. Ụlọ ọrụ ụgbọ ala na-ele 400 Wh / kg dị ka ọnụ ụzọ nke na-eme ka ụgbọ ala eletrik na-asọmpi na ịdị arọ ma na-eri ụgbọ ala ndị a na-emekarị n'ofe ahịa niile.

Ịghọta ike a kapịrị ọnụ na ihe ọ pụtara na-enyere ndị injinia, ndị na-emepụta ihe na ndị na-azụ ahịa aka ime mkpebi ziri ezi gbasara teknụzụ nchekwa ike. Ma ị na-ahọrọ kemịkalụ batrị maka ngwaahịa ọhụrụ, na-enyocha nzọrọ nso ụgbọ ala eletrik, ma ọ bụ ịghọta ihe kpatara ụfọdụ ngwa ji adịgide karịa ike batrị, ike akọwapụtara na-enye ọnọdụ dị mkpa. Ka nyocha na-akwalite metric a elu, ngwa agaghị ekwe omume na mbụ ga-ekwe omume, na-agbasa ọrụ nchekwa nchekwa ọkụ eletrik na teknụzụ ọgbara ọhụrụ.