为什么电池的能量密度很难超过燃料？
来源：宝鄂实业
2019-10-19 20:36
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根据上述解释，我们可以知道电池的能量密度很难超过燃料，但似乎能够达到燃料的一半到四分之一的水平。然而，实际上，电池的能量密度通常小于燃料的1%。如果你不相信，请阅读资料。
能量密度比较：
汽油：46.4MJ/kg锂43.1MJ/kg锂电池（无法充电）1.8MJ/kg锂离子电池0.36~0.875MJ/kg
事实上，汽油和锂的能量密度并不高。主要原因是电子从碳到氧的转移功不够大（共价键能差），而是从锂电池转移到锂电池。锂离子电池怎么了？
原因显而易见。锂或锂离子电池不仅含有锂金属，还含有其他水产品。
m=0.3*ah。将电池容量乘以30%计算电池中的锂含量（g）
著名的18650（手机笔记本特斯拉）电池，重量约42g，标称容量约2200mah，锂含量为2200/1000*0.3=0.66g，约占总重量的1.5%。
我懂了！所以我们只需要增加电池的锂含量来提高能量密度！啊！
就这么简单。让我们先看看锂电池除了锂之外还有什么。
一般来说，电池的四个组成部分是非常重要的：正极（放电为阴极）、负极（放电为阳极）、电解液和隔膜。正负极是化学反应发生的地方，其重要地位是可以理解的。但是电解质有什么用呢？不工作仍然会占去很多重量。
上图很好的展示了电池的充放电过程。这里我们讨论放电：在电池内部，锂金属在负极中失去电子并被氧化成锂离子，通过电解质转移到正极，从正极材料获得的电子被正极中的锂离子还原并中和。电解质的理想功能是只运输锂离子。在电池外部，电子通过外部电路从负极传递到正极，中间工作。理想情况下，电解液应该是锂离子的良好载体，但它永远不是一个好的电子载体。因此，当没有外部电路时，电子不能在电池内部从负极转移到正极；只有当有外部电路时，才能进行电子转移。
你并不意味着“在能量载体中所涉及的特定化学过程是不断变化的，但总是可以归结为氧化还原反应”，“氧化还原反应的本质是电子从还原剂到氧化剂的转移”。汽油车有电解液吗？但是汽油燃烧也有电子转移，为什么不能发电呢？
是的，燃烧不可避免地涉及电子转移。燃烧电子转移和电池电子转移的根本区别是什么？
是否有序。
在微观范畴内，燃烧的电子传递是完全无序和不可控制的。我们无法预测燃料和氧分子将朝哪个方向移动，下一刻它们将以多快的速度移动，或者燃料上的电子将朝哪个氧分子的方向移动。分子以10^20-23的功率随机运动和更多电子的随机转移导致无序的能量释放，或者简单地说是热释放。
电池更容易处理。虽然我们还不知道电池中每个分子的运动轨迹，但至少可以知道：锂金属只会失去负极材料表面的电子，变成锂离子；锂离子会从负极开始，最终到达正极。电子只从负极材料的表面向高电位的正极移动。电子以10^20-23的功率协调运动，我们称之为宏观电流。
让我们总结一下。为了有序地放电和转移电子，电池必须携带无能量的电解质和辅助材料，这进一步降低了它们的能量密度。
