Шта је капацитет батерије?

Количина електричне енергије коју батерија може да ослободи под одређеним условима пражњења назива се капацитет батерије, означен симболом Ц. Њена јединица се обично изражава као А·х или мА·х.

Теоретски капацитет је количина електричне енергије коју батерија може да обезбеди под претпоставком да сви активни материјали учествују у реакцији -формирања тока. Теоретски капацитет се може прецизно израчунати коришћењем количине активног материјала који се користи у једначини реакције батерије, на основу електрохемијског еквивалента активног материјала израчунатог према Фарадејевом закону.

Фарадејев закон каже да када електрична струја прође кроз раствор електролита, количина супстанце која пролази кроз хемијску реакцију на електродама је директно пропорционална количини струје која пролази кроз њих. Математички, ово се може изразити као...

Фарадејев закон каже да када електрична струја прође кроз раствор електролита, количина супстанце која пролази кроз хемијску реакцију на електроди је директно пропорционална количини струје која пролази кроз њега. Математички, ово се изражава као:

Где је К количина електричне енергије која пролази кроз реакцију електроде (А·х);

(2-6)

м је маса активне супстанце која реагује (г);

М је моларна маса активне супстанце (г/мол);

Ф је Фарадејева константа, приближно 96500 Ц/мол или 26,8 А·х/мол.

Једначина (2-6) се може схватити и као количина електричне енергије К која се ослобађа након потпуне реакције активне супстанце масе м. Количина електричне енергије К је теоретски капацитет (Ц₀) активне супстанце на електроди, који представља количину електричне енергије која се ослобађа када активна супстанца масе м у потпуности учествује у реакцији.

Према томе, једначина (2-6) се такође може написати као:

(2-7)

У формули, К представља електрохемијски еквивалент активног материјала, К=М / 26,8 [г/(А·х)], што се односи на масу активног материјала потребну да се добије 1 А·х наелектрисања. Формула (2-7) је формула за израчунавање теоријског капацитета електродних активних материјала. Електрохемијски еквиваленти најчешће коришћених активних материјала електрода приказани су у табели 2-2. Електрохемијски еквивалент се може користити за упоређивање теоријског специфичног капацитета материјала електрода.

Активна супстанца	Моларна маса/(г/мол)	Број генерисаних електрона у реакцији (н)	Електрохемијски еквивалент [г/(А·х)]
H₂	2.0	2	0.037
Ли	6.94	1	0.259
Зн	65.4	2	1.220
Цд	112.4	2	2.220
Пб	207.2	2	3.737
МнО₂	85.0	1	3.167
Ни(ОХ)₂	92.7	1	3.456
ПбО₂	239.2	2	4.463

Називни капацитет је минимални капацитет који батерија треба да испразни под одређеним условима пражњења (као што су температура, брзина пражњења и напон завршетка) како је прописано националним стандардима или стандардима релевантних одељења.

Стварни капацитет се односи на стварну количину електричне енергије коју батерија испразни у стварним{0}}светским условима рада. Он је једнак интегралу струје пражњења и времена пражњења. На стварни капацитет пражњења значајно утиче брзина пражњења, тако да је брзина пражњења често означена арапским бројем у доњем десном углу слова Ц, као што је Ц₂₀=50 А·х, што означава капацитет од 50 А·х при брзини од 20 сати. Метода израчунавања стварног капацитета је следећа:

При пражњењу константне струје

(2-8)

Током пражњења променљиве струје

(2-9)

У формули, И--представља струју пражњења, функцију времена пражњења т;

Т--представља време од пражњења до напона завршетка.

Због унутрашњег отпора и других фактора, активни материјал се не може у потпуности искористити; односно стопа искоришћења активног материјала је увек мања од 1. Стога су стварни капацитет и називни капацитет хемијског извора енергије увек нижи од теоријског капацитета. Стопа искоришћења активног материјала је дефинисана као...

(2-10)

Где је м маса активног материјала;

м₁ је маса активног материјала потрошеног када се ослободи стварни капацитет.

Стварни капацитет батерије је уско повезан са струјом пражњења. Током пражњења велике струје, поларизација електрода се повећава, унутрашњи отпор расте, напон пражњења брзо опада, а енергетска ефикасност батерије опада, што доводи до мањег ослобађања стварног капацитета. Насупрот томе, у условима ниске{3}}брзине пражњења, напон пражњења полако опада, а стварни капацитет који ослобађа батерија је често већи од номиналног капацитета.

Преостали капацитет се односи на употребљиви капацитет који остаје након што се батерија испразни одређеном брзином пражњења. На процену и израчунавање преосталог капацитета утичу фактори као што су брзина пражњења и време пражњења током почетне употребе батерије, као и степен старења батерије и окружење апликације, што чини тачну процену донекле тешком.

Капацитет н-часовне потрошње односи се на количину електричне енергије коју ослобађа потпуно напуњена батерија када се испразни струјом пражњења са н-часовном брзином док се не достигне наведени напон завршетка.

Корисни капацитет се односи на количину електричне енергије која се ослобађа из потпуно напуњене батерије под одређеним условима.