クリーンエネルギー研究所(シリコンバレー)

2014-04-10

「リチウムイオン二次電池」と「炭化水素」や「水素」とのエネルギー密度の比較

リチウムイオン二次電池のエネルギーの話が続く。

この11.16 [Wh] (=40.2[kJ])のエネルギーを持つパナソニックの18650シリンダータイプの電池の重量は44.5gである。

すなわち、gあたりのエネルギー密度をワット時[Wh]とジュール[J]で求めると、

 11.16 [Wh] ÷ 44.5[g] = 0.251 [Wh/g] = 251 [Wh/kg]

 40.2 [kJ] ÷ 44.5[g] = 0.903 [kJ/g] = 903 [J/g] = 903 [kJ/kg]= 0.903 [MJ/kg]

となる。

なお、このシリンダーの容積は

 9mm x 9mm x 3.14 x 65mm = 16,532 mm3 = 0.0165 [L]

なので、容積[L]あたりのエネルギー密度[kW/LとMJ/L]は

 11.16 [Wh] ÷ 0.0165[L] = 676 [Wh/L]

 40.2 [kJ] ÷ 0.0165[L] = 2,436 [kJ/L] = 2.4 [MJ/L]

となる。

なお、この電池の比重を求めてみると

 44.5g÷0.0165L = 2.7 kg/L

となり、1リットルあたり、2.7kgの重量である。

これが、他のエネルギー源と比べて大きいか否か。

ということで、炭化水素と水素のエネルギー密度のグラフにむりやりリチウムイオン電池を追加しました。(単位がMJになっているので注意)

f:id:YukioSakaguchi:20140411070058j:image

これは、燃焼材料となる色々な素材の重量(kg)あたり、および容積(L)あたりの燃焼エネルギーをジュール(MJ)で比較したもの。重量あたりで言うと水素が圧倒的に大きくて120[MJ/g](=120,000 [kJ/g])である。

(以下、単位がkJとMJと混在しているので注意。)

ガソリンが、120[MJ/g](=45,000 [kJ/g])。

リチウムイオン二次電池のエネルギー密度(903 [kJ/kg])がいかに大きいと言っても、これらには敵わない。

水素をエネルギー貯蔵に使おうと言う動きが加速しているが、それは水素のこのエネルギー密度の大きさによる。

といっても、体積あたりでは小さくなるので、圧力をかけて700気圧(70MPa)とかに圧縮する必要があり、その為にエネルギーが必要になるが。

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