小编较好近有个疑惑:电池容量肯定是用瓦时Wh作为单位更好,咱们电器消耗的是能量,而Wh正是能量度量(1度电=1kWh=3.6*10^6J);至于安时Ah就有点莫名其妙,需要乘个电压才是能量,即1Wh=1V·Ah,所以安时Ah是商家忽悠人的一种单位吗?
带着这个问题,小编请教了研究院的电池专家。专家微微一笑,耐心地解答:安时与瓦时都是合理的,在应用层面,消费者更关心瓦时Wh;而在科研领域,有时候用安时Ah更方便一些!
安时Ah从名字就可以看出,它是电流×时间。考虑到电流 = 电量(电子的数目)/时间。所以Ah就是可移动电子的数量。根据电荷守衡,安时Ah也就是锂电池可用于充放电的锂离子数量。
请注意,这是一个“物质的量”。根据物质守恒定律,锂离子作为一种物质,无论是快充还是慢充,无论在什么温度下放电,它的量是不会发生变化的。就算发生电池衰减或低温放不出电,那也只是可用于充放电的锂离子变少了,而不是湮灭了。
Wh则不同,它是Ah × V,表示的是能量。能量具体是多少,与锂离子移动时那一瞬间的电压有关。打个比方,你拿一盆水往下泼,水的量相同时,从高处泼的杀伤力会更大一些。
根据锂电池的电化学特性,它的电压是SOC(SOC即State of Charge,指电池的荷电状态)的稳定函数,可以说是开路电压稳定。但锂电池有内阻,在快放与慢放时的端电压是不同的;温度也会影响内阻,导致端电压不同;因此放出的能量也不同。能量的差值,就变成了锂电池的内部生热。
如此一来,Wh就是一个依赖充放电条件的量,而Ah相对Wh来说并不那么依赖充放电条件(并不是完全不依赖)。
有人疑惑,不同测试条件下,Ah数也不一定相同。确实如此,但咱们为了区别Ah与Wh,只需要找到一个Ah相同而Wh不同的标准试验,例如:
设计一个试验1,相同温度下,以xC(C:库伦,电子数,电池放电能力的大小)的倍率放电,在后段逐渐降低到电流至0.01C,然后到相同的截止电压Vmin截止。设x = 1、2、3,做三次试验会发现:Ah数相同,Wh数不同。
还有人质疑:既然你可以设计一个试验让Ah相同而Wh不同,那我也可以设计一个试验让Wh相同,而Ah不同啊?例如:
设计一个试验2,相同温度下,以xC的倍率放电,在后段逐渐降低到电流至0.01C,然后到Vmin的电压截止。设x = 1、2、3,做三次试验,然后精巧地选择截止电压Vmin1、Vmin2、Vmin3,总能找到,Ah数不同,而Wh数相同。
是的,的确如此,但你应该可以轻易看出来,试验1是一个标准试验,而试验2是一个精挑细选参数Vmin才能成立的偶然试验。这两个试验的说服力是不一样的,从中你应该可以感受到Ah与Wh对充放电条件依赖程度的不同。
所以,用Ah来做单位的时候,就可以省略一句话“在0.01C的放电条件下,此电池的容量是xx Wh”,相对来说更简便一些。
但是在组成电动汽车电池包之后,每家公司的电池包电压不同,用Ah来表示的话,就难以区分真实大小。比如800V 100Ah的电池,看起来比400V 150Ah的电池小,但实际上的储存能量大啊!
所以,在电动汽车或其它电压不同的应用场合,大家就用kWh作为通用单位。
这有一个前提,这个kWh的值必须是按照国标来测出来 —— 因为国标的存在,它规定了测试Wh的放电条件 ,从而使得Wh也和Ah一样,也成为了一个“不需要表述放电条件”的物理量了,一样很方便。
小编听完后懂了:购买电器的时候,咱们消费者主要关注瓦时Wh就可以了;如果有朝一日进入了科研领域,那就难免要与安时Ah打交道!