质量能量密度还是体积能量密度，应该怎么用？
能量密度
能量是电池性能最重要的特征之一，它决定了你的智能手机可以运行多长时间，或你的电动车可以行驶多远。评估电池质量的最有价值的方法之一是看其单位体积或单位重量能储存多少能量，也就是能量密度。能量密度较高的电池可以在更小或更轻的包装中储存更多能量，使其在某些对空间或重量敏感的应用中更为实用。然而，和电池的其他方面一样，这并不像看起来那么简单。评估电池能量密度时有许多因素需要考虑，当我们被直接告知一个能量密度数字的时候，很难判断这个新电池单元是令人激动的新突破，还是仅仅为普通的包装。
在文章中，我们将试图揭示这个看似简单的概念背后的复杂性，并希望能更容易地理解在制造更好、更高能量密度电池时涉及的可能性和权衡。了解电池能量密度的一个关键点是有两种不同的测量方法——按体积和按重量测量。虽然它们有时会被混淆，但它们的含义和电池性能能力的不同之处非常显著。
体积能量密度
在一定物理体积内能够储存的能量对于空间受限的应用最为重要——在这些应用中，空间是关键因素。消费电子产品和乘用车是两个很好的例子。
- 消费电子产品：用户非常重视手机、平板电脑和笔记本电脑的纤薄设计，因为它们可以轻松放入包或口袋中；著名的例子是，当史蒂夫·乔布斯（Steve Jobs）推出第一款MacBook Air时，他是从一个牛皮纸信封中拿出这款电脑的。但是，与此同时，用户不愿在功能上妥协：一款运行应用程序速度快且电池续航时间长的设备需要大量的能量来完成这些任务。因此，在小体积内能够储存更多能量的产品更好。
- 乘用车：驾驶员希望他们的电动车具有尽可能长的续航里程。要在配备传统锂离子电池的电动车中增加续航里程，电池组必须变得更大，这意味着汽车本身也必须变得更大。毫不奇怪，目前市场上续航里程最长的电动车都是全尺寸轿车：它们足够长，可以在底部放置大型电池组。然而，这些大型车并不适合所有驾驶员。
此外，其他受欢迎的电动车类型如SUV和皮卡车已经相当大，但由于空气动力效率较低，它们的续航里程可能无法满足每位驾驶员的需求。由于车辆本身不能轻易增大以容纳更多电池，电池单元本身需要在可用空间内储存更多能量。虽然重量也很重要，但对于这些应用，较好的体积能量密度是更优先考虑的。重量能量密度
重量能量密度
对于无人机或航空航天等应用来说，重量极为关键。在这些情况下，通过良好的设计可以容纳更大的电池，但增加的重量总是会限制性能，因此电池越轻越好。在某些极端情况下，例如卫星中的电池，每增加一公斤的重量就会使发射成本增加数千美元。
还有一些应用具有更平常的限制。例如，在重型卡车运输中，为了避免损坏道路，有法律规定的最大重量限制。对于一辆半挂卡车来说，计算很简单：电池占用的重量越少，能运载的货物越多，每次行程赚取的收入也越多。在其他应用中，如高性能跑车，较轻的汽车操控更好，加速更快。对于这些应用，重量能量密度，也称为比能量，可能代表更大的痛点。
为什么需要更好的能量密度？
在过去几十年中，电池的能量密度一直在缓慢但稳步地增加，如今锂离子电池已经如此能量密集，以至于它们可以为电动车提供数百英里的续航里程。经过了这些进步，为什么还需要更好的电池？事实上，在涉及能量存储时，总有对更高能量密度的需求。更高的能量密度可以带来以下好处：
- 乘用车：可以变得更小更轻，提供更多的内部空间用于放置腿部或货物，更好地操控和加速，并为驾驶员提供更高的效率和更长的续航里程。
- 消费电子产品：可以做得更薄更轻，运行更强大的处理器，增加更多功能，提供更好的图形显示和更流畅的界面。
- 无人机：可以飞得更快更高，携带更大的有效载荷，续航时间更长。
- 重型卡车：可以服务更长的路线，运载更大的货物。