Calculadora de Densidad Energética

Calcular la densidad energética de la batería (Wh/kg, Wh/L). Calcula la densidad energética gravimétrica y volumétrica a partir de la capacidad, voltaje, masa…

Calcula la densidad energética gravimétrica y volumétrica a partir de la capacidad, voltaje, masa y especificaciones de volumen de la batería.

¿Qué es la densidad energética?

La densidad energética mide cuánta energía puede almacenar una batería en relación con su peso (gravimétrica, Wh/kg) o volumen (volumétrica, Wh/L). Es la métrica más importante para comparar tecnologías de baterías y determinar la idoneidad para aplicaciones específicas.

La densidad energética gravimétrica es más relevante en la industria aeroespacial y la electrónica portátil, donde el peso es crítico. La densidad energética volumétrica es más importante en vehículos eléctricos y dispositivos de consumo, donde el espacio es limitado. Las dos métricas suelen implicar compromisos entre diferentes químicas de celdas.

Valores típicos: plomo-ácido ~35 Wh/kg, NiMH ~80 Wh/kg, Li-ion (NMC) ~150-250 Wh/kg, Li-ion (LFP) ~120-160 Wh/kg. Las baterías de estado sólido apuntan a >400 Wh/kg.

La densidad de energía se calcula a múltiples niveles — celda, módulo y pack — con sobrecosto significativo en cada etapa. Una celda de 250 Wh/kg puede rendir solo 150-180 Wh/kg a nivel de pack tras considerar BMS, carcasa, refrigeración y cableado. La densidad a nivel de pack es la métrica relevante para diseñadores.

La distinción entre densidad de energía y densidad de potencia (W/kg) es igualmente importante. Una batería optimizada para alta densidad energética puede sacrificar densidad de potencia y viceversa. Los diagramas de Ragone capturan gráficamente este compromiso.

Formula: Energía (Wh) = Capacidad (Ah) × Voltaje Nominal (V) Densidad Gravimétrica = Energía / Masa (Wh/kg) Densidad Volumétrica = Energía / Volumen (Wh/L)

Ejemplo de Cálculo

Una celda Li-ion de 3.7V con capacidad de 3.0 Ah pesa 48 g y tiene un volumen de 0.017 L. Energía = 3.0 × 3.7 = 11.1 Wh. Densidad gravimétrica = 11.1 / 0.048 = 231 Wh/kg. Densidad volumétrica = 11.1 / 0.017 = 653 Wh/L.

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Estándares y referencias relacionados

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre densidad energética gravimétrica y volumétrica?

La densidad energética gravimétrica (Wh/kg) mide la energía por unidad de peso — crítica para drones, aeronaves y dispositivos portátiles. La densidad energética volumétrica (Wh/L) mide la energía por unidad de volumen — más importante para vehículos eléctricos y teléfonos donde el espacio interno es limitado.

¿Por qué las baterías LFP tienen menor densidad energética pero siguen siendo populares?

Las celdas LFP (fosfato de hierro y litio) ofrecen 120-160 Wh/kg frente a 200-250 Wh/kg del NMC, pero compensan con mayor vida útil (más de 3000 ciclos), mejor estabilidad térmica, sin dependencia del cobalto y menor costo por kWh. Esto las hace ideales para almacenamiento estacionario y vehículos eléctricos comerciales.

¿Cómo difiere la densidad a nivel de celda y de pack?

La densidad a nivel de pack siempre es menor por masa y volumen de componentes estructurales, BMS, refrigeración, cableado y seguridad. Relaciones típicas: 60-75% gravimétrica, 40-65% volumétrica. Arquitecturas CTP como Blade de BYD mejoran eliminando la capa de módulos.