能量和功率密度定义
能量密度（Energy density）是指给定质量（或体积）中的能量，单位是Wh/L或者Wh/kg，功率密度（Power density）是指给定质量（或体积）中的功率，单位是W/L或者W/kg。两者的区别类似于能量和功率的区别。电池（battery）的能量密度高于电容器（capacitor），但电容器的功率密度高于电池。这种区别是由于电池能够储存更多的能量，而电容器则能更快地释放能量。大白话就是，能量密度代表储存能量的能力，而功率密度则是放出能量的快慢。下图对比了一些主流能量储存系统的能量密度和功率密度。
能量密度基础
要了解电池能量密度，最关键的一点是有两种不同的测量方法--体积测量和重量测量。虽然这两种方法有时会被混为一谈，但它们有着明显的区别，并描述有关电池性能能力的不同信息。
体积能量密度：对于空间受限的应用来说，特定物理体积内的能量密度最为重要。消费类电子产品和乘用车就是两个很好的例子。消费类电子产品--用户非常看重手机、平板电脑和笔记本电脑的轻薄，因为它们可以很方便地放在包里或口袋里；但与此同时，用户并不愿意在功能性上妥协：一台能快速运行应用程序并在两次充电之间持续很长时间的设备需要大量的能量才能完成工作。因此，在小体积内存储的能量越多越好。乘用车--驾驶者希望电动汽车的行驶里程越长越好。要增加使用传统锂离子电池的电动汽车的续驶里程，电池组必须做得更大，这意味着汽车本身也必须更大。目前市场上续航里程最长的电动汽车都是全尺寸轿车，这绝非巧合：因为它们足够长，可以在车底安装大型电池组。但是，这些大型汽车并不适合大部分消费者。此外，其他流行的电动汽车类型，如越野车和皮卡，已经相当大，但由于空气动力效率较低，其续航能力可能无法满足每个驾驶者的需求。由于车辆本身不容易做得更大以容纳更多电池，因此电池单元本身需要在可用空间内提供更多能量。虽然重量也很重要，但对于这些使用案例来说，更好的体积能量密度才是重中之重。
重量能量密度：对于无人机或航空航天等应用来说，重量是绝对必要的。在这些情况下，通过良好的设计可以容纳体积较大的电池，但重量的增加总是会限制性能，因此电池越轻越好。在极端情况下，例如卫星中的电池，每增加一公斤重量，发射成本就会增加数千美元。还有一些应用的限制因素更为普通。例如，在重型卡车运输中，有法定的最大重量限制，以避免损坏道路。对于半挂卡车来说，计算方法很简单：电池所占的重量越小，就能运输越多的有效载荷，卡车每次行驶的收益也就越高。在其他使用情况下，如高性能跑车，重量更轻的汽车操控性更好，加速更快。对于此类应用，重量能量密度（也称为比能量）可能是更大的痛点。
为什么要提高能量密度？
过去几十年来，电池的能量密度一直在缓慢而稳定地提高，现在锂离子电池的能量密度已经非常高，可以为电动汽车提供数百英里的动力。既然已经取得了这么大的进步，为什么还需要更好的电池呢？事实是，在能源存储方面，总有更好能量密度的用武之地。有了更好的能量密度：乘用车可以变得更小、更轻，提供更大的内部空间以容纳腿部空间或货物，更好地操控和加速，为驾驶者提供更高的效率和更长的行驶里程。
- 消费电子设备可以变得更薄、更轻，运行更强大的处理器，增加更多的功能，提供更好的图形、更快的界面和更好的屏幕。
- 无人机可以飞得更快更高，载荷更大，续航能力更强。
- 重型卡车可以行驶更长的路线，运载更大的有效载荷。
各家公司都在竞相推出超越竞争对手的汽车、笔记本电脑或无人机，而能量密度是提高性能的最大瓶颈之一。简而言之，人们总是需要更高的能量密度。
除了这些直接的性能优势外，提高能量密度还具有潜在的优势：
电池成本--就单个电芯而言，电池成本的基本下限是由其材料清单决定的：电池是由什么材料制成的？顾名思义，能量密度越高的电池所需的材料就越少。例如，无阳极锂金属电池就不需要石墨，而石墨是电动汽车电池重量和成本的主要组成部分。虽然电池成本不仅仅与原材料有关，但降低成本是能量密度更高的电池可能带来的长期好处之一。
系统成本--能量密度的提高还可能降低整个系统的成本。在其他条件相同的情况下，更小的电池组需要的东西更少：更少的钢材和其他结构材料、更少的布线、更少的冷却系统组件等。虽然节省的成本在整个系统成本中所占比例不大，但也并非微不足道。
新应用 - 更高能量密度的潜在优势不仅限于改进现有应用。从铅酸电池到锂离子电池，电池技术的进步为电池创造了全新的用途，如电动汽车和无人机，同样，能量密度更高的下一代电池也为新型应用提供了可能。其中一个突出的例子是电动出租车或个人飞机（EVTOL），这种飞机目前正处于早期开发阶段，更高能量密度的电池将使其受益匪浅。无论这种特殊应用是否会普及，更高的能量密度都是未来创新的关键因素。
能量型电池 VS. 功率型电池
