體積比能量

電池的能量與其體積之比。也稱為“體積能量密度”。體積比能量通常用瓦時每升（W·h/L）來表示。

作為使用最廣泛的二次電池，鋰離子電池具有很高的能量密度。錫、硅等非碳材料有望取代商用石墨作為新一代負極材料，大幅提高鋰離子電池的質量能量密度，但其巨大的體積膨脹嚴重限制了其體積性能優勢的發揮。碳納米材料構建的碳籠結構被認為是解決非碳負極材料嵌鋰時巨大體積膨脹問題的主要手段；但在碳緩衝網路的構建過程中，常常引入過多的預留空間，導致電極材料的密度大幅降低，限制了鋰離子電池負極體積性能的發揮。因此對碳籠結構的精確定製，不僅是重要的學術難題，也是新型高性能負極材料產業化的必由之路。

國家傑出青年科學基金獲得者、天津大學化工學院楊全紅教授研究團隊提出“硫模板法”，通過對高體積能量密度鋰離子電池負極材料的設計，最終完成石墨烯對活性顆粒包裹的“量體裁衣”，使鋰離子電池變得“更小”成為可能。他們在採用毛細蒸發技術構建緻密石墨烯網路的過程中，引入硫作為一種可流動的體積模板，為非碳活性顆粒完成了石墨烯碳外衣的定製。通過調製硫模板使用量，可以精確調控三維石墨烯碳籠結構，實現對非碳活性顆粒大小“合身”的包覆，從而在有效緩衝非碳活性顆粒嵌鋰巨大體積膨脹的基礎上，作為鋰離子電池負極表現出優異的體積性能。

電化學比能量密度是描述電池活性物質通過電池反應所能放出電能的能力，一般用單位重量的Ah或者mAh表示。但實際上對電池來說，也包括了電池殼、隔膜、電解液等非活性材料的重量。這樣比能量密度的數值會打折扣。當不同材料的電池比較的時候還要考慮電池電壓，電流乘電壓才是能量。

比功率密度是描述電池在瞬間能放出較大能量的能力。比如說，一個電池的比能量不太高，但可以在短時間內放出較大能量，那麼這個電池的比功率密度就大。在某些用途中需要這樣的電池，例如混合動力車在啟動加速的時候，超級電容器的比功率較大，但比能量密度不大。

電池的能量與其重量之比。又稱為“質量能量密度”。註：重量比能量通常用瓦時每千克（W·h/kg）來表示。