densité énergétique

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Quelle est la densité énergétique d'une batterie ?

Densité-énergétique---Densité-d-énergie en batteries
Densité d'énergie spécifique, gravimétrique

Densité énergétique - Définition

La densité énergétique décrit la quantité d’énergie qui peut être stockée dans une batterie par masse ou par volume.
Il s’agit donc de la quantité d’énergie par kg (Wh/kg) ou de la quantité d’énergie par litre (Wh/L).
Il existe une « densité d’énergie volumétrique », une « densité d’énergie » courte et une densité d’énergie spécifique également connue sous le nom de densité d’énergie gravimétrique.

Certains appellent la densité d’énergie en abrégé « énergie », comme l' »énergie spécifique ». Toutefois, cela peut prêter à confusion car, en physique, l’énergie est un « état » et non une densité.

Voir aussi « Quelle est la densité de puissance de la batterie ? ».

Quels sont les différents types de densités énergétiques ?

Densité-énergétique-volumétrique.png
Densité d'énergie spécifique, gravimétrique

La densité d'énergie volumétrique

La densité énergétique, ou densité énergétique volumétrique, reflète la quantité d’énergie stockée par volume en litres (Wh/L).

Densité énergétique spécifique et densité énergétique gravimétrique,

Densité-énergétique-spécifique
Densité d'énergie spécifique, gravimétrique

La densité énergétique spécifique, ou densité énergétique gravimétrique, définit la quantité d’énergie contenue dans la batterie par rapport à son poids (Wh/kg).

densité-énergétique-gravimétrique
Densité énergétique volumétrique

Quand et où la densité énergétique est-elle importante ?

Les produits qui nécessitent de longues durées de fonctionnement à des charges modérées sont optimisés pour une densité énergétique élevée ; la capacité à fournir des charges de courant élevées peut être plutôt négligée. Les voitures électriques nécessitent des batteries lithium-ion à haute densité énergétique, car une voiture de tourisme doit généralement rouler longtemps à un rythme constant.

Pour les voitures électriques, la densité d’énergie volumétrique est plus importante que la densité d’énergie spécifique car l’espace de la batterie est limité. Pour l’aviation électrique et l’aviation en général, la densité d’énergie spécifique est importante parce qu’il faut constamment vaincre la gravité.

Certaines start-up se sont spécialisées dans les batteries lithium-ion légères utilisées dans les avions électriques. La batterie ayant théoriquement la densité énergétique gravimétrique la plus élevée est la batterie lithium-métal-soufre.

Densité d'énergie dans les batteries

Densité d'énergie dans une batterie

La densité énergétique d’un bloc-batterie est souvent spécifiée dans le marketing des voitures électriques. Ce chiffre tient compte de tous les composants d’un bloc-batterie. Cette densité énergétique du « bloc-batterie » est utile pour l’utilisateur final, car elle est également utilisée de manière efficace dans une voiture électrique ou un autre appareil. La densité énergétique élevée des blocs-batteries LIB est responsable, entre autres, du bon bilan environnemental des voitures particulières.

Densité d'énergie dans la cellule de batterie "nue

Lors du développement et dans le commerce, la densité énergétique de la « cellule nue » est souvent spécifiée. Cette densité est plus élevée que celle du bloc-batterie car les « composants inactifs de la batterie » (composants qui ne retiennent pas l’énergie) tels que le système de gestion de la batterie, les composants métalliques, les matériaux d’étanchéité, les adhésifs, les pâtes thermiques et les matériaux d’isolation qui ne stockent pas l’énergie ne sont pas pris en compte dans la densité d’énergie.

Les composants suivants de la batterie sont inclus ici : matériaux d’électrodes actives, films conducteurs, électrolytes, séparateur et une enveloppe de cellule simple.

Densité d'énergie dans le "matériau de l'électrode"

La densité énergétique la plus élevée est généralement donnée par les chercheurs qui étudient et développent un matériau spécifique. Dans la plupart des cas, seule la masse du matériau d’électrode ACTIF étudié est prise en compte (sans additifs, électrolytes, séparateur et contre-électrode active).

Densité-énergétique---Densité-d-énergie en batteries
Densité d'énergie spécifique, gravimétrique et volumétrique

Cela est justifié, car en science, on veut étudier et comparer des matériaux individuels.
Cependant, pour les chercheurs et les lecteurs des résultats de la recherche, il est nécessaire de toujours décrire exactement quels composants de la cellule ont été considérés dans les calculs de densité énergétique, de densité de puissance et de capacité.

Les références

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