Szukając akumulatorków, które będą zapewniać nieprzerwaną pracę zasilanego urządzenia przez możliwie jak najdłuższy czas, zdecydowana większość z nas zwraca uwagę przede wszystkim na ich pojemność, wyrażaną w miliamperogodzinach (mAh). Jest to rzeczywiście miarodajny parametr, ale dalsze wątpliwości mogą pojawiać się, gdy zorientujemy się, że ogniwa o tych samych gabarytach i pojemności miewają różne wartości gęstości energii. Ona również daje informację o tym, jak długo dany akumulatorek może zasilać urządzenie — warto więc wiedzieć, co dokładnie oznacza ten parametr, aby dobrać taki model ogniwa, jakiego potrzebujemy.
Gęstość energii — co to jest i jakie ma znaczenie dla używania akumulatorków?
Gęstość energii określa, jak dużo energii elektrycznej może zmagazynować ogniwo akumulatorowe w stosunku do swojej wielkości lub wagi. Oznacza to, że wyższa wartość tego parametru zapewnia dłuższą pracę zasilanego urządzenia na pojedynczym ładowaniu niż w przypadku modelu o tej samej pojemności (mAh), rozmiarze i wadze, ale o niższej gęstości energii. Przy poszukiwaniu idealnego akumulatorka, który zagwarantuje maksymalny czas pracy sprzętu elektrycznego, nie wystarczy więc wiedzieć, w jakich jednostkach mierzymy pojemność ogniwa. Warto pamiętać też właśnie o gęstości energii, która jest wyrażana w watogodzinach na kilogram (Wh/kg) lub na litr (Wh/l).
Nietrudno więc zastanawiać się, czy ogniwa nie mogłyby być projektowane tak, by ich gęstość energii była jak największa, a tym samym — by mogły one zasilać urządzenia tak długo, jak to możliwe. Producenci akumulatorków starają się wykonywać je właśnie w taki sposób, ale trzeba pamiętać o tym, że większa gęstość energii zwykle pociąga za sobą mniejszą gęstość mocy, a więc parametr określający, jak szybko akumulatorek może oddać zgromadzoną energię w stosunku do swojej wagi. Gdyby obie wartości były doprowadzane do maksimum, korzystanie z ogniwa mogłoby okazać się niebezpieczne. Właśnie dlatego niektóre akumulatory mają większą gęstość energii kosztem gęstości mocy, a inne — odwrotnie. Jednocześnie właśnie to powoduje częste stosowanie modułów zabezpieczających BMS/PCM.
Różnice w gęstości energii zależne od typu ogniwa
Gęstość energii może różnić się nawet w ogniwach o tej samej pojemności, ale trzeba pamiętać też o tym, że parametr ten jest różny zależnie od technologii akumulatorka:
- najlepsze parametry wykazują modele Li-Ion, które mogą osiągać 150-300 Wg/kg, dzięki czemu zapewniają zasilanie urządzeń przez długi czas,
- nieco gorzej wypadają ogniwa LiFePO4 — do 220 Wh/kg — ale mają one większą żywotność i odporność na trudne warunki eksploatacji,
- modele niklowo-metalowo-wodorkowe (Ni-MH) osiągają 60-120 Wh/kg, a więc niższe wartości niż Li-Ion czy LiFePO4, ale mają większą gęstość mocy, dlatego nadają się do urządzeń wymagających dostarczania dużej ilości energii w krótkim czasie.
Wybierając czy to klasyczne akumulatory 18650, większe ogniwa 21700 , czy warianty Ni-MH do określonych zastosowań, warto więc zwrócić uwagę nie tylko na ich pojemność. To gęstość energii może okazać się parametrem faktycznie przesądzającym o tym, jak długo dany akumulatorek będzie zasilał sprzęt na pojedynczym ładowaniu.
