Qual è la differenza tra capacità ed energia?

Sebbene utilizziamo la capacità della parola nella conversazione quotidiana, ha un significato particolare per gli scienziati della batteria, il che può influenzare il modo in cui comprendiamo le prestazioni della batteria. Nei termini più semplici, la capacità di una batteria descrive quanti elettroni può archiviare per un uso successivo.

La capacità di una batteria non ti dice la quantità di energia che immagazzina o la gamma di guida che può offrire Anche con una buona capacità, non è possibile sapere quanta energia la batteria memorizza senza conoscere la tensione. Questo perché una tensione più elevata fornirà più energia per una determinata capacità. La matematica è semplice:

Energia (watt-hours) = capacità (amp-ora) x tensione (volt)

Vediamo un esempio usando l'equazione sopra: se una batteria ha una capacità di 3 ore di amp e una tensione media di 3,7 volt, l'energia totale immagazzinata in quella batteria è di 11,1 watt-ore-3 ore (capacità) x 3,7 volt (tensione) = 11,1 watt-ore (energia). Questo è all'incirca per alimentare uno smartphone per un giorno [1]; Migliaia di tali batterie costituiscono un pacco batteria EV.

Questo diagramma fornisce un'analogia che illustra la differenza tra capacità e energia. La capacità è rappresentata dalla quantità di acqua nella parte superiore della collina e dalla tensione dalla sua elevazione. L'energia viene estratta dal mulino sul fondo della collina. Per sapere quanta energia sarà in grado di utilizzare il mulino, è necessario conoscere sia l'altitudine che la quantità di acqua. Nelle batterie, il principio è lo stesso; La tensione ha tanta influenza sull'energia di una batteria della sua capacità.

Vita ciclistica: energia o capacità?

Gli EV possono vedere la loro gamma di guida svanire dopo molti cicli di ricarica (questo effetto viene misurato come durata del ciclo). Questa dissolvenza può essere causata da fattori come ripetute temperature a carico rapido o estreme. Questo è il motivo per cui Quantumscape sottopone le batterie per i test su molte centinaia di cicli, con velocità di ricarica rapide e condizioni operative tipiche.

Prevedere la durata utile di una batteria, quindi, richiede la comprensione di come la batteria perde la capacità di archiviare energia nel tempo (o molti cicli). Questo è il motivo per cui a Green Tech, riportiamo sempre la ritenzione di energia di scarica nei nostri test di durata del ciclo. Questa è una misura della quantità di energia che la batteria può fornire ogni ciclo e, nella nostra batteria, questo svanisce molto lentamente: dopo 10000 cicli, la nostra batteria può comunque offrire bene più dell'80% della quantità originale di energia.

Quando i test di durata del ciclo includono solo la ritenzione di capacità, non la ritenzione energetica, questo racconta solo metà della storia Senza sapere anche come la tensione cambia nel tempo, è impossibile dire la differenza tra una batteria che può durare centinaia di cicli e una batteria che sarà quasi inutile dopo poche decine.

Ciò è importante perché l'accelerazione della rivoluzione dei veicoli elettrici richiede nuove batterie in grado di offrire prestazioni migliorate per i conducenti, mentre resistono anche a molti anni di cicli di ricarica. Una batteria che può impacchettare più energia in un EV non è utile se quell'energia si attenua rapidamente in pochi mesi e una batteria che può caricare rapidamente non è utile se la ricarica rapida compromette la durata e il valore del veicolo. Quindi, la prossima volta che si vede segnalare la batteria sulle prestazioni della vita cicla Se viene segnalata solo la capacità, non hai tutto ciò di cui hai bisogno per capire come quella batteria svanirebbe nel tempo in un EV nel mondo reale.