La energía de la batería se refiere a la energía que una batería puede liberar bajo un determinado régimen de descarga, generalmente expresada en W·h o kW·h. La energía de la batería se divide principalmente en los siguientes tipos:
(1) Energía Teórica
Suponiendo que la batería está en equilibrio durante la descarga, su voltaje de descarga mantiene el valor de la fuerza electromotriz (E) y la tasa de utilización del material activo es del 100%, es decir, la capacidad de descarga es la capacidad teórica, entonces la producción de energía en estas condiciones es la energía teórica W₀, es decir
(2) Energía real
La energía real se refiere a la energía realmente producida por la batería durante la descarga. Numéricamente, es igual a la integral del voltaje de descarga real de la batería, la corriente de descarga y el tiempo de descarga, es decir
En aplicaciones prácticas de ingeniería, la energía real de una batería a menudo se estima utilizando tanto la capacidad nominal del paquete de baterías como el voltaje de descarga promedio de la batería.
Debido a que el material activo no se puede utilizar por completo, el voltaje de funcionamiento de la batería es siempre menor que su fuerza electromotriz, por lo tanto, la energía real de la batería siempre es menor que su energía teórica.
(3) Energía Total
La energía total se refiere a la producción total de energía eléctrica de una batería durante su vida útil, medida en W·h.
(4) Energía de carga
La energía de carga se refiere a la energía eléctrica alimentada a la batería durante la carga, medida en W·h.
(5) Descarga de energía
La energía de descarga se refiere a la energía eléctrica producida por la batería durante la descarga, medida en W·h. La energía de una batería, o la energía que una unidad de masa o una unidad de volumen de batería puede producir, se denomina correspondientemente energía de masa. La densidad de la batería (W·h/kg) y la densidad de energía volumétrica (W·h/L), también conocidas como energía específica o energía volumétrica, son indicadores importantes para evaluar la calidad de la energía de las baterías. En aplicaciones de vehículos eléctricos, la energía específica de una batería afecta el peso total del vehículo y la autonomía, mientras que la energía volumétrica afecta el espacio de colocación de la batería. La energía específica también es un indicador crucial para comparar el rendimiento de diferentes tipos de baterías. La energía específica se divide en energía específica teórica (W₀) y energía específica real (W').
La energía específica teórica corresponde a la energía teórica, que se refiere a la energía que teóricamente se puede generar cuando una unidad de masa o una unidad de volumen de reactivos de la batería se descarga por completo. La energía específica real corresponde a la energía real y representa la energía real liberada cuando una unidad de masa o una unidad de volumen de reactivos de la batería se descarga por completo. Se caracteriza por la relación entre la energía de salida real de la batería y su masa (o volumen).
o
En la fórmula, C--representa la masa de la batería; V--representa el volumen de la batería. Debido a varios factores, la energía específica real de una batería es mucho menor que su energía específica teórica. La relación entre la energía específica real y teórica se puede expresar de la siguiente manera:
En la fórmula, K_E representa la eficiencia del voltaje; K_B representa la eficiencia de la reacción; y K_m representa la eficiencia masiva.
En la aplicación de baterías eléctricas en vehículos eléctricos, la energía específica real del paquete de baterías es menor que la energía específica de las celdas de batería individuales porque la instalación del paquete de baterías requiere cajas de baterías, cables de conexión, dispositivos de protección de corriente y voltaje y otros componentes correspondientes. La energía específica del paquete de baterías se calcula multiplicando la energía específica de las celdas de batería individuales por el factor de empaquetado. El factor de embalaje de una batería típica es de 0,6 a 0,8. A medida que mejora el nivel de diseño del paquete de baterías, aumenta la integración del paquete de baterías. Por lo tanto, la energía específica de masa del paquete de baterías es a menudo un indicador importante del rendimiento del paquete de baterías. En términos generales, la energía específica de masa del paquete de baterías es más de un 20% menor que la energía específica de las celdas de batería individuales.
