Die hoeveelheid elektrisiteit wat 'n battery onder sekere ontladingstoestande kan vrystel, word batterykapasiteit genoem, aangedui deur die simbool C. Sy eenheid word algemeen uitgedruk as A·h of mA·h.
1. Teoretiese kapasiteit (C0)
Teoretiese kapasiteit is die hoeveelheid elektrisiteit wat 'n battery kan verskaf as aangeneem word dat alle aktiewe materiale deelneem aan die vloei-vormende reaksie. Teoretiese kapasiteit kan akkuraat bereken word deur gebruik te maak van die hoeveelheid aktiewe materiaal wat in die batteryreaksievergelyking gebruik word, gebaseer op die elektrochemiese ekwivalent van die aktiewe materiaal bereken volgens Faraday se wet.
Faraday se wet bepaal dat wanneer 'n elektriese stroom deur 'n elektrolietoplossing gaan, die hoeveelheid stof wat 'n chemiese reaksie by die elektrodes ondergaan direk eweredig is aan die hoeveelheid elektrisiteit wat deurgaan. Wiskundig kan dit uitgedruk word as...
Faraday se wet bepaal dat wanneer 'n elektriese stroom deur 'n elektrolietoplossing gaan, die hoeveelheid stof wat 'n chemiese reaksie by die elektrode ondergaan direk eweredig is aan die hoeveelheid elektrisiteit wat deurgaan. Wiskundig word dit uitgedruk as:
Waar Q die hoeveelheid elektrisiteit is wat deur die elektrodereaksie gaan (A·h);
m is die massa van die aktiewe stof wat reageer (g);
M is die molêre massa van die aktiewe stof (g/mol);
F is die Faraday-konstante, ongeveer 96500 C/mol of 26,8 A·h/mol.
Vergelyking (2-6) kan ook verstaan word as die hoeveelheid elektrisiteit Q wat vrygestel word na die volledige reaksie van 'n aktiewe stof met massa m. Die hoeveelheid elektrisiteit Q is die teoretiese kapasiteit (C₀) van die aktiewe stof by die elektrode, wat die hoeveelheid elektrisiteit verteenwoordig wat vrygestel word wanneer die aktiewe stof met massa m ten volle aan die reaksie deelneem.
Daarom kan vergelyking (2-6) ook geskryf word as:
In die formule verteenwoordig K die elektrochemiese ekwivalent van die aktiewe materiaal, K=M / 26.8 [g/(A·h)], wat verwys na die massa van die aktiewe materiaal wat benodig word om 1 Ah·h lading te verkry. Formule (2-7) is die formule vir die berekening van die teoretiese kapasiteit van elektrode aktiewe materiale. Die elektrochemiese ekwivalente van algemeen gebruikte elektrode aktiewe materiale word in Tabel 2-2 getoon. Die elektrochemiese ekwivalent kan gebruik word om die teoretiese spesifieke kapasiteit van elektrodemateriale te vergelyk.
Tabel 2-2 Elektrochemiese ekwivalente van algemeen gebruikte elektrode aktiewe materiale
| Aktiewe stof | Molêre massa/(g/mol) | Aantal elektrone wat in reaksie gegenereer word (n) | Elektrochemiese ekwivalent [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. Gegradeerde kapasiteit (C₀)
Gegradeerde kapasiteit is die minimum kapasiteit wat 'n battery moet ontlaai onder sekere ontladingstoestande (soos temperatuur, ontladingtempo en terminasiespanning) soos bepaal deur nasionale of relevante departementele standaarde.
3. Werklike kapasiteit (C)
Tydens veranderlike stroomontlading
In die formule verteenwoordig I--die ontladingsstroom, 'n funksie van die ontladingstyd t;
T - verteenwoordig die tyd vanaf ontlading tot die terminasiespanning.
Weens interne weerstand en ander faktore kan die aktiewe materiaal nie ten volle benut word nie; dit wil sê, die benuttingskoers van die aktiewe materiaal is altyd minder as 1. Daarom is die werklike kapasiteit en aangeslane kapasiteit van 'n chemiese kragbron altyd laer as die teoretiese kapasiteit. Die benuttingskoers van die aktiewe materiaal word gedefinieer as...
Waar m die massa van die aktiewe materiaal is;
m₁ is die massa van die aktiewe materiaal wat verbruik word wanneer die werklike kapasiteit vrygestel word.
Die werklike kapasiteit van 'n battery is nou verwant aan die ontladingsstroom. Tydens hoë-stroomontlading neem elektrodepolarisasie toe, interne weerstand neem toe, die ontladingsspanning daal vinnig, en die battery se energiedoeltreffendheid neem af, wat lei tot 'n laer werklike kapasiteit wat vrygestel word. Omgekeerd, onder lae-ontladingstoestande, daal die ontladingsspanning stadig, en die werklike kapasiteit wat deur die battery vrygestel word, is dikwels hoër as die gegradeerde kapasiteit.
4. Oorblywende kapasiteit
Oorblywende kapasiteit verwys na die bruikbare kapasiteit wat oorbly nadat die battery teen 'n sekere ontladingstempo ontlaai is. Die skatting en berekening van oorblywende kapasiteit word beïnvloed deur faktore soos die ontladingstempo en ontladingstyd tydens die battery se aanvanklike gebruik, asook die mate van batteryveroudering en die toepassingsomgewing, wat akkurate skatting ietwat moeilik maak.
5. n-Uurtariefkapasiteit
n-uurtempo-kapasiteit verwys na die hoeveelheid elektrisiteit wat vrygestel word deur 'n volledig gelaaide battery wanneer dit teen 'n n-uur-tempo-ontladingsstroom ontlaai word totdat die gespesifiseerde beëindigingsspanning bereik is.
6. Bruikbare kapasiteit
Bruikbare kapasiteit verwys na die hoeveelheid elektrisiteit wat vrygestel word van 'n volledig gelaaide battery onder gespesifiseerde toestande.
