Cantitatea de energie electrică pe care o baterie o poate elibera în anumite condiții de descărcare se numește capacitate a bateriei, notată prin simbolul C. Unitatea sa este exprimată în mod obișnuit ca A·h sau mA·h.
1. Capacitate teoretică (C0)
Capacitatea teoretică este cantitatea de energie electrică pe care o poate furniza o baterie presupunând că toate materialele active participă la reacția de formare{0}}fluxului. Capacitatea teoretică poate fi calculată cu precizie folosind cantitatea de material activ utilizată în ecuația de reacție a bateriei, pe baza echivalentului electrochimic al materialului activ calculat conform legii lui Faraday.
Legea lui Faraday spune că atunci când un curent electric trece printr-o soluție de electrolit, cantitatea de substanță care suferă o reacție chimică la electrozi este direct proporțională cu cantitatea de electricitate care trece prin. Matematic, acest lucru poate fi exprimat ca...
Legea lui Faraday afirmă că atunci când un curent electric trece printr-o soluție de electrolit, cantitatea de substanță care suferă o reacție chimică la electrod este direct proporțională cu cantitatea de electricitate care trece prin aceasta. Din punct de vedere matematic, aceasta se exprimă astfel:
Unde Q este cantitatea de electricitate care trece prin reacția electrodului (A·h);
m este masa substanței active care reacţionează (g);
M este masa molară a substanței active (g/mol);
F este constanta Faraday, aproximativ 96500 C/mol sau 26,8 A·h/mol.
Ecuația (2-6) poate fi înțeleasă și ca cantitatea de electricitate Q eliberată după reacția completă a unei substanțe active de masa m. Cantitatea de electricitate Q este capacitatea teoretică (C₀) a substanței active la electrod, reprezentând cantitatea de electricitate eliberată atunci când substanța activă cu masa m participă pe deplin la reacție.
Prin urmare, ecuația (2-6) poate fi scrisă și ca:
În formulă, K reprezintă echivalentul electrochimic al materialului activ, K=M / 26,8 [g/(A·h)], care se referă la masa materialului activ necesară pentru a obține 1 A·h de sarcină. Formula (2-7) este formula de calcul a capacității teoretice a materialelor active ale electrodului. Echivalenții electrochimici ai materialelor active pentru electrozi utilizate în mod obișnuit sunt prezentate în Tabelul 2-2. Echivalentul electrochimic poate fi utilizat pentru a compara capacitatea specifică teoretică a materialelor electrozilor.
Tabelul 2-2 Echivalenți electrochimici ai materialelor active pentru electrozi utilizate în mod obișnuit
| Substanță activă | Masa molara/(g/mol) | Numărul de electroni generați în reacție (n) | Echivalent electrochimic [g/(A·h)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| Li | 6.94 | 1 | 0.259 |
| Zn | 65.4 | 2 | 1.220 |
| CD | 112.4 | 2 | 2.220 |
| Pb | 207.2 | 2 | 3.737 |
| MnO₂ | 85.0 | 1 | 3.167 |
| Ni(OH)2 | 92.7 | 1 | 3.456 |
| PbO₂ | 239.2 | 2 | 4.463 |
2. Capacitate nominală (C₀)
Capacitatea nominală este capacitatea minimă pe care o baterie ar trebui să o descarce în anumite condiții de descărcare (cum ar fi temperatura, rata de descărcare și tensiunea de terminare) conform standardelor naționale sau departamentale relevante.
3. Capacitatea reală (C)
În timpul descărcării curentului variabil
În formula, I--reprezintă curentul de descărcare, în funcție de timpul de descărcare t;
T--reprezintă timpul de la descărcare până la tensiunea de terminare.
Din cauza rezistenței interne și a altor factori, materialul activ nu poate fi utilizat pe deplin; adică rata de utilizare a materialului activ este întotdeauna mai mică de 1. Prin urmare, capacitatea reală și capacitatea nominală a unei surse de energie chimică sunt întotdeauna mai mici decât capacitatea teoretică. Rata de utilizare a materialului activ este definită ca...
Unde m este masa materialului activ;
m₁ este masa materialului activ consumat atunci când capacitatea reală este eliberată.
Capacitatea reală a unei baterii este strâns legată de curentul de descărcare. În timpul-descărcării cu curent mare, polarizarea electrodului crește, rezistența internă crește, tensiunea de descărcare scade rapid și eficiența energetică a bateriei scade, rezultând o capacitate reală mai mică eliberată. În schimb, în condiții de-descărcare cu viteză scăzută, tensiunea de descărcare scade lent, iar capacitatea reală eliberată de baterie este adesea mai mare decât capacitatea nominală.
4. Capacitatea rămasă
Capacitatea rămasă se referă la capacitatea utilizabilă rămasă după ce bateria a fost descărcată la o anumită rată de descărcare. Estimarea și calculul capacității rămase sunt afectate de factori precum rata de descărcare și timpul de descărcare în timpul utilizării inițiale a bateriei, precum și gradul de îmbătrânire a bateriei și mediul de aplicare, făcând oarecum dificilă estimarea precisă.
5. n-Capacitate orară
Capacitatea cu rata de n-oră se referă la cantitatea de energie electrică eliberată de o baterie complet încărcată atunci când este descărcată la un curent de descărcare cu rata de n-oră până când este atinsă tensiunea de terminare specificată.
6. Capacitate utilizabilă
Capacitatea utilizabilă se referă la cantitatea de energie electrică eliberată de la o baterie complet încărcată în condiții specificate.
