Količina električne energije, ki jo lahko baterija sprosti pod določenimi pogoji praznjenja, se imenuje kapaciteta baterije, označena s simbolom C. Njena enota je običajno izražena kot A·h ali mA·h.
1. Teoretična zmogljivost (C0)
Teoretična zmogljivost je količina električne energije, ki jo lahko zagotovi baterija ob predpostavki, da vsi aktivni materiali sodelujejo v reakciji oblikovanja toka-. Teoretično zmogljivost je mogoče natančno izračunati z uporabo količine aktivnega materiala, uporabljenega v reakcijski enačbi baterije, na podlagi elektrokemičnega ekvivalenta aktivnega materiala, izračunanega v skladu s Faradayevim zakonom.
Faradayev zakon pravi, da ko gre električni tok skozi raztopino elektrolita, je količina snovi, ki je podvržena kemični reakciji na elektrodah, neposredno sorazmerna s količino elektrike, ki prehaja skozi. Matematično se to lahko izrazi kot...
Faradayev zakon pravi, da ko gre električni tok skozi raztopino elektrolita, je količina snovi, ki je podvržena kemični reakciji na elektrodi, neposredno sorazmerna s količino elektrike, ki prehaja skozi. Matematično je to izraženo kot:
Kjer je Q količina električne energije, ki prehaja skozi elektrodno reakcijo (A·h);
m masa aktivne snovi, ki reagira (g);
M je molska masa učinkovine (g/mol);
F je Faradayeva konstanta, približno 96500 C/mol ali 26,8 A·h/mol.
Enačbo (2-6) lahko razumemo tudi kot količino elektrike Q, ki se sprosti po popolni reakciji aktivne snovi z maso m. Količina elektrike Q je teoretična kapaciteta (C₀) aktivne snovi na elektrodi, ki predstavlja količino elektrike, ki se sprosti, ko aktivna snov mase m v celoti sodeluje v reakciji.
Zato lahko enačbo (2-6) zapišemo tudi kot:
V formuli K predstavlja elektrokemični ekvivalent aktivnega materiala, K=M / 26,8 [g/(A·h)], ki se nanaša na maso aktivnega materiala, potrebnega za pridobitev 1 A·h naboja. Formula (2-7) je formula za izračun teoretične kapacitete aktivnih materialov elektrode. Elektrokemični ekvivalenti pogosto uporabljenih aktivnih materialov elektrod so prikazani v tabeli 2-2. Elektrokemični ekvivalent se lahko uporabi za primerjavo teoretične specifične zmogljivosti elektrodnih materialov.
Tabela 2-2 Elektrokemični ekvivalenti pogosto uporabljenih aktivnih materialov elektrod
| Aktivna snov | Molska masa/(g/mol) | Število elektronov, ustvarjenih v reakciji (n) | Elektrokemični ekvivalent [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. Nazivna zmogljivost (C₀)
Nazivna zmogljivost je najmanjša zmogljivost, ki naj bi jo baterija izpraznila pod določenimi pogoji praznjenja (kot so temperatura, stopnja praznjenja in priključna napetost), kot je določeno z nacionalnimi standardi ali standardi ustreznega oddelka.
3. Dejanska zmogljivost (C)
Med praznjenjem s spremenljivim tokom
V formuli I--predstavlja razelektritveni tok, funkcijo časa razelektritve t;
T--predstavlja čas od praznjenja do zaključne napetosti.
Zaradi notranjega upora in drugih dejavnikov aktivnega materiala ni mogoče v celoti izkoristiti; to pomeni, da je stopnja izkoriščenosti aktivnega materiala vedno manjša od 1. Zato sta dejanska zmogljivost in nazivna zmogljivost kemičnega vira energije vedno nižji od teoretične zmogljivosti. Stopnja izkoriščenosti aktivne snovi je opredeljena kot ...
kjer je m masa aktivne snovi;
m₁ je masa aktivne snovi, porabljene ob sprostitvi dejanske kapacitete.
Dejanska zmogljivost baterije je tesno povezana s tokom praznjenja. Med praznjenjem-toka se poveča polarizacija elektrod, poveča se notranji upor, napetost praznjenja hitro pade in energetska učinkovitost baterije se zmanjša, kar ima za posledico manjšo dejansko sproščeno kapaciteto. Nasprotno pa pri nizkih-pogojih praznjenja napetost praznjenja počasi pada in dejanska zmogljivost, ki jo sprosti baterija, je pogosto višja od nazivne zmogljivosti.
4. Preostala zmogljivost
Preostala kapaciteta se nanaša na uporabno kapaciteto, ki ostane po izpraznitvi baterije pri določeni stopnji praznjenja. Na oceno in izračun preostale kapacitete vplivajo dejavniki, kot so stopnja praznjenja in čas praznjenja med prvo uporabo baterije, pa tudi stopnja staranja baterije in okolje uporabe, zaradi česar je natančna ocena nekoliko težavna.
5. n-Urna zmogljivost
Zmogljivost po n-urni stopnji se nanaša na količino električne energije, ki jo sprosti popolnoma napolnjena baterija, ko se izprazni z n-urnim tokom praznjenja, dokler ni dosežena navedena zaključna napetost.
6. Uporabna zmogljivost
Uporabna zmogljivost se nanaša na količino električne energije, ki se sprosti iz popolnoma napolnjene baterije pod določenimi pogoji.
