项目 3C设备 动力电池 储能
质量能量密度 /(W·h·kg⁻¹) 260~295 240~300 140~200
体积能量密度 /(W·h·L⁻¹) 650~730 500~600 320~450
循环寿命 /周 1000 1500~3000 5000~15000
倍率 3C 1~3C 0.2~0.5C
工作温度 /℃ ‑20~55 ‑30~55 ‑30~55
成本 /(元·(W·h电芯)⁻¹) 1.2~2.0 0.5~1.2 0.5~0.8
电池容量 /A·h 3~20 3.2~200 50~400
工程能力指数 (Cpk) 1.33~1.66 — —
安全性（欧洲汽车危险等级） 4 — —

上表是三种常见的不同应用场合锂离子电池的性能参数

电化学池的环境可近似为恒温、恒压且非体积功只有电功，那么反应中吉布斯自由能的改变即为电功： ΔrGs = −nFEs markdown不方便打出化学标准状态，就用standard上标代替了。

n为每摩尔电极材料在氧化还原反应中转移电子的量，F为法拉第常数（F=96485C/mol），E为电化学池的电动势。

电池的能量密度可以用两种方式表示：质量能量密度（W·h/kg）和体积能量密度（W·h/L），根据不同的体系选择合适的标度，分别定义为： $$ \varepsilon_M=\dfrac{\Delta_rG^s}{\sum M} $$

$$ \varepsilon_V=\dfrac{\Delta_rG^s}{\sum V_M} $$

使用国际单位制，电量定义为： $$ Q=I\times t=\rm 1A\times 3600s=3600C $$ 所以： $$ \rm 1mAh=3.6C $$ 所以比容量定义为： $$ \text{Capacity}=\dfrac{Q}{m}=\dfrac{nF}{m}=\dfrac{F}{M}(\text{C/g})=\dfrac{F}{3.6M}(\text{g/mol}) $$ 常见的非理想情况：

  • 反应物气体来自于外界，若在计算理论能量密度时不考虑气体的质量，计算出的理论能量密度会显著高于考虑气体质量的计算方法
  • 计算采用的吉布斯生成能一般为不含缺陷的体材料（perfect bulk material）的测量数据，实际材料由于存 在缺陷和尺寸效应，导致生成能会偏离理想材料的生成能，因此需要考虑各类缺陷能的贡献：

ΔfGs(real material) = ΔfGs(perfect material) − ∑ΔfGis(defect)

可充放锂电池的可能发展体系

在实际电池电芯中，存在多种非活性物质，如集流体、导电添加剂、黏结剂、隔膜、电解质溶液、引线、封装材料等。

典型电池的计算能量密度与实际能量密度的比值