以克为单位的分子量或原子量除以参与反应的电子数得出相应材料的克当量。 一克当量将提供 96,485 库仑（大多数作者将其四舍五入为 96,500 C），这等于 26.8014 Ah。
207.2 g 的铅金属可以等同于 2F 电 = 2 × 26 。 8014 Ah = 53.603 Ah。 （反应：Pb →Pb 2+ + 2e – ）。
因此，1 Ah 所需的铅酸电池中负极活性材料 (NAM) 的量（称为容量密度） = 207.2 / 53 。 603 = 3.866 g /Ah [ Bode, Hans, Lead-Acid Batteries, John Wiley, New York, 1977, p.292 .]。
容量密度的倒数称为比容量
比容量 = nF / 分子量或原子量。 （n=参与反应的电子数）。
负极活性物质的比容量
负极活性物质的比容量（NAM），Pb = 56.3/207.2 = 0.259 mAh /g = 259 Ah/kg。 这个值乘以电池平衡电位就是理论比能。 NAM铅的理论比能= 259*2.04 V = 528.36 Wh/kg
正极活性物质（PAM）的比容量
类似地，1 Ah 所需的铅酸电池中正极活性物质的量（称为容量密度） = 239.2 / 53 。 603 = 4.46 g/Ah。
正极活性物质（PAM）的比容量，PbO 2 = 56.3/239 = 0.224 mAh /g = 224 Ah/kg。 PAM 二氧化铅的理论比能= 224*2.04 V = 456.96 Wh/kg。
锂离子电池
锂离子电池碳负极的比容量和比能量
LiC 6的比容量= xF/n*分子量
= 1 * 26.8/ 1*72 mAh/g（化学计量的 72 g C 需要 1
摩尔的锂存储形成 LiC 6。由于锂可从 LCO 正极获得，因此其质量不计入负极总质量。 只考虑碳。 X = 1; 100% 嵌入 Li + )
= 0.372 Ah/g
= 372 mAh/g = 372 Ah/kg
比能量LiC 6 = 372*3.7 V
= 1376 瓦时/公斤
LiCoO2 (LCO) 的比容量和比能量
比容量 LiCoO 2
= 0.5 Li + + 0.5 e + Li 0.5 CoO 2 (x= 0.5, 50% Li +嵌入)
= xF/n*摩尔重量
=0.5*26.8/ 1 * 98 Li= 6.94 Co = 58.93 2 O= 32
= 13.4 / 98 Ah/g = 0.1368 Ah/kg
= 137 mAh/g = 137 Ah/kg。
LiCoO 2的比能 = 137*3.7 V = 507 Wh/kg (x= 0.5, 50 % Li +嵌入)
如果取x值为1 ，则比容量翻倍，137*2= 274mAh/g=274Ah/kg
LiCoO 2的比能 = 274 *3.7 V (x= 1. Li +的完全 (100 %) 嵌入
= 1013 瓦时/公斤
LiFePO4 的比容量和比能量
LiFePO 4的比容量
= xF/n*摩尔重量
= 26.8/157.75 = 169.9 mAh/g = 170 mAh/g = 170 Ah/kg
LiFePO 4的比能 = 170*3.2 V = 544 Wh/kg
电化学 - 电池的理论比能
由电化学电源导出的最大比能由下式给出：
理论比能 = 26 。 8015 × ( nE/ Σmoles ) Wh/kg 其中n和E具有通常的符号； n ，参与反应的电子数和E ，电池电压。
笔记
- S摩尔是指所有反应物的总和，不用担心产物
- 由于单位是 Wh / kg（也写作 Wh kg -1 ），所以总重量的单位是 kg。
比能量铅酸电池
以一个熟悉的例子来计算理论比能。
首先，我们必须写下反应并计算反应物的摩尔值。 我们不必担心产品。 对于铅酸电池，反应为：
PbO 2 + Pb + 2H 2 SO 4 ⇄ 2PbSO 4 + 2H 2 O Eº = 2.04 V。
Σmoles = 239 +207+ 2*98 克
= 0.642 公斤
理论比能 = 26 。 8 × ( nE/ Σmoles) Wh/kg
= 26.8*(2*2.04/0.642) 瓦时/公斤
= 26.8015*(6.3551) 瓦时/公斤
= 170.3 瓦时/公斤。
根据 Tobias Placke [ J Solid State Electrochem (2017) 21:1939 – 1964 ]，铅酸电池的比能量也可以如下计算：
细胞比能 =
=1[1/(224*2.04) + 1/(259*2.04) + 1/(273*2.04)]
= 1[(1/457) + (1/528) + (1/557)]
= 1/(0.002188 + 0.001893 + 0.001796)
= 1/0.005877
= 170 瓦时/公斤
镍镉电池比能量
2NiOOH + Cd ⇄ 2Ni(OH) 2 + Cd(OH) 2 Eº = 1.33 V
理论比能 = 26 。 8 × ( nE/ Σmoles) Wh/kg
= 26.8*(2*1.33/0.296) 瓦时/公斤
= 26.8015*(8.9865) 瓦时/公斤
= 240.8 瓦时/公斤
这些碱性电池中的水性 KOH 电解质不参与电池反应，并且
因此在计算比能量值时不考虑。 但是，一些作者
想在计算中包括水的重量。
如果 Σ摩尔数被替换为
0.332. 结果将是214 。 8瓦时/公斤。
LiFePO4 电池的比能量
(x=1. 100% 嵌入)
= 26 。 8015 × ( nE/ Σmoles) Wh/kg
= 26.8 [(1*3.2)/(72+157.75) LiFePO4 + 6C + 零锂
= 26.8[(1*3.2)/(229.75)] = 26.8*0.013928
= 0.37329 瓦时/克
= 373瓦时/公斤
LCO电池的比能量
(x=1; 100% 嵌入)
= 26 。 8015 ×瓦时/公斤 169.87
= 26.8 [(1*3.7)/(72+97.87)] LiCoO 2 + 6C + 零锂
= 26.8 *[(3.7)/(169.87)]
= 26.8 *0.02178
= 0.58377 瓦时/克
= 584 瓦时/公斤
如果 x = 0.5 （50% 的锂离子嵌入），我们必须将 26.8 替换为该值的一半，即 13.4。 结果将是584/2 = 292 Wh/kg 。
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如何确定电池的电压？ ， _!在下一篇继续做详细介绍，如需了解更多，请持续关注。
本文由
日本NEC锂电池中国营销中心于2023-05-12 10:39:23 整理发布。
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