Кількість електроенергії, яку може виділити батарея за певних умов розряду, називається ємністю батареї та позначається символом С. Її одиниця зазвичай виражається як А·год або мА·год.
1. Теоретична ємність (C0)
Теоретична ємність – це кількість електроенергії, яку може забезпечити батарея за умови, що всі активні речовини беруть участь у реакції формування потоку-. Теоретичну ємність можна точно розрахувати, використовуючи кількість активного матеріалу, використаного в рівнянні реакції батареї, на основі електрохімічного еквівалента активного матеріалу, розрахованого відповідно до закону Фарадея.
Закон Фарадея стверджує, що коли електричний струм проходить через розчин електроліту, кількість речовини, яка вступає в хімічну реакцію на електродах, прямо пропорційна кількості електрики, що проходить через нього. Математично це можна виразити як...
Закон Фарадея стверджує, що коли електричний струм проходить через розчин електроліту, кількість речовини, яка вступає в хімічну реакцію на електроді, прямо пропорційна кількості електрики, що проходить через нього. Математично це виражається так:
Де Q – кількість електроенергії, що проходить через електродну реакцію (А·год);
m – маса діючої речовини, що реагує (г);
М - молярна маса діючої речовини (г/моль);
F — постійна Фарадея, приблизно 96500 Кл/моль або 26,8 А·год/моль.
Рівняння (2-6) також можна розуміти як кількість електрики Q, що виділяється після повної реакції активної речовини масою m. Кількість електрики Q — це теоретична ємність (C₀) активної речовини на електроді, яка представляє кількість електрики, що виділяється, коли активна речовина масою m повністю бере участь у реакції.
Тому рівняння (2-6) також можна записати так:
У формулі K позначає електрохімічний еквівалент активного матеріалу, K=M / 26,8 [г/(А·год)], який відноситься до маси активного матеріалу, необхідного для отримання 1 А·год заряду. Формула (2-7) є формулою для розрахунку теоретичної ємності електродних активних матеріалів. Електрохімічні еквіваленти широко використовуваних активних матеріалів електродів наведено в таблиці 2-2. Електрохімічний еквівалент можна використовувати для порівняння теоретичної питомої ємності електродних матеріалів.
Таблиця 2-2 Електрохімічні еквіваленти широко використовуваних активних матеріалів електродів
| Діюча речовина | Молярна маса/(г/моль) | Кількість електронів, що утворилися в реакції (n) | Електрохімічний еквівалент [г/(А·год)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| Лі | 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. Номінальна ємність (C₀)
Номінальна ємність — це мінімальна ємність, яку батарея має розрядити за певних умов розряду (таких як температура, швидкість розряду та напруга з’єднання), як це передбачено національними або відповідними відомчими стандартами.
3. Фактична ємність (C)
Під час розряду змінного струму
У формулі I - являє собою струм розряду, функцію часу розряду t;
T — час від розряду до кінцевої напруги.
Через внутрішній опір та інші фактори активний матеріал не може бути повністю використаний; тобто коефіцієнт використання активного матеріалу завжди менший за 1. Таким чином, фактична потужність і номінальна потужність хімічного джерела струму завжди нижчі за теоретичну потужність. Коефіцієнт використання активного матеріалу визначається як...
Де m - маса активного матеріалу;
m₁ – маса активного матеріалу, що витрачається при вивільненні фактичної ємності.
Фактична ємність акумулятора тісно пов'язана зі струмом розряду. Під час сильного -струмового розряду поляризація електродів збільшується, внутрішній опір зростає, розрядна напруга швидко падає, а енергоефективність батареї зменшується, що призводить до меншої фактичної вивільненої ємності. І навпаки, за умов низької-швидкості розряду напруга розряду падає повільно, і фактична ємність, що виділяється акумулятором, часто перевищує номінальну ємність.
4. Ємність, що залишилася
Ємність, що залишилася, означає корисну ємність, що залишилася після того, як акумулятор було розряджено з певною швидкістю розряду. На оцінку та обчислення залишкової ємності впливають такі фактори, як швидкість розряду та час розряду під час початкового використання батареї, а також ступінь старіння батареї та середовище застосування, що дещо ускладнює точну оцінку.
5. n-Годинна ставка
Ємність за n{0}}годину означає кількість електроенергії, яку вивільняє повністю заряджена батарея під час розряду за n{1}}години струму розряду, доки не буде досягнуто вказану кінцеву напругу.
6. Корисна ємність
Корисна ємність означає кількість електроенергії, що виділяється від повністю зарядженого акумулятора за певних умов.
