Ọkan ninu awọn julọ pataki iṣẹ abuda kan tiawọn batiri ipamọ agbarajẹ iṣẹ idasilẹ wọn. Lati ṣe apejuwe ihuwasi itusilẹ batiri labẹ awọn ipo oriṣiriṣi, o jẹ dandan lati wiwọn iṣipopada itusilẹ batiri, eyiti o jẹ igbagbogbo ti tẹ ti n ṣafihan iyipada ti foliteji idasilẹ ni akoko pupọ. Awọn ipo idasilẹ ti o yatọ ni a ṣe afihan nipasẹ awọn ilana itusilẹ, ati awọn ilana itusilẹ oriṣiriṣi yoo ja si awọn iṣipopada itusilẹ oriṣiriṣi. Awọn ilana itusilẹ ni igbagbogbo pẹlu ọna itusilẹ, lọwọlọwọ idasilẹ, foliteji ifopinsi, ati iwọn otutu ibaramu.
Ọna idasilẹ
Awọn ọna mẹta lo wa ti batiri le ṣe jade: itusilẹ lọwọlọwọ igbagbogbo, itusilẹ resistance igbagbogbo, ati itusilẹ agbara igbagbogbo. Awọn iṣipopada itusilẹ deede jẹ afihan ni Nọmba 1-5, eyiti o ṣapejuwe awọn iyipada ninu lọwọlọwọ idasilẹ, foliteji, ati agbara lori akoko idasilẹ labẹ awọn ipo idasilẹ mẹta wọnyi.
Lakoko itusilẹ atako nigbagbogbo{{0}, foliteji iṣẹ batiri ati isunjade lọwọlọwọ didiẹdiẹdiẹ dinku ni akoko pupọ. Bakanna, labẹ itusilẹ lọwọlọwọ{{2} nigbagbogbo, foliteji iṣẹ tun dinku bi ilana isọjade ti n tẹsiwaju. Idinku ninu foliteji iṣiṣẹ pẹlu akoko idasilẹ gigun jẹ nitori ilosoke ninu resistance inu batiri naa. Pẹlupẹlu, pẹlu jijẹ lilo agbara batiri ni awọn irinṣẹ agbara, awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina, ati awọn ohun elo miiran, -idasilẹ agbara nigbagbogbo n di ibigbogbo. Lakoko itusilẹ agbara igbagbogbo, foliteji batiri n dinku nigbagbogbo lakoko ti itusilẹ lọwọlọwọ n pọ si nigbagbogbo bi itusilẹ naa ti nlọsiwaju.
Sisọ lọwọlọwọ
Lakoko iṣẹ batiri, lọwọlọwọ ti o jade ni a pe ni lọwọlọwọ idasilẹ. Itọjade ṣiṣan jẹ tun tọka si bi oṣuwọn idasilẹ, ati pe a fihan nigbagbogbo nipa lilo oṣuwọn wakati (eyiti a tun mọ ni oṣuwọn wakati) ati pupọ.
Oṣuwọn idasilẹ n tọka si oṣuwọn eyiti batiri ti njade, ni iwọn ni akoko idasilẹ. Ni pataki, o jẹ akoko ti o nilo lati tusilẹ agbara batiri ni kikun nipa lilo isọjade lọwọlọwọ kan pato, ti a fihan nigbagbogbo ni awọn wakati (h). Fun apẹẹrẹ, fun batiri ti o ni agbara ti 10 amp{3}}wakati (A·h), ti o ba ti gba silẹ pẹlu lọwọlọwọ ti 2A, oṣuwọn itusilẹ ti o baamu jẹ wakati 5 (10A·h/2A=5h), afipamo pe batiri naa njade ni oṣuwọn wakati marun-un.
Oṣuwọn idasile n tọka si iye ti isiyi, ti a fihan bi ọpọ ti agbara iwọn batiri, nigbati agbara kikun batiri ti ni idasilẹ ni kikun laarin akoko kan pato. Fun apẹẹrẹ, itusilẹ 2C tumọ si isunjade lọwọlọwọ jẹ ilọpo meji agbara iwọn batiri, nigbagbogbo ni ipoduduro nipasẹ 2C (nibiti C ṣe aṣoju agbara idiyele batiri naa). Fun batiri ti o ni agbara ti 10A·h, itusilẹ 2C (ọrọ onisẹpo kan wa nibi, ie, awọn iwọn ti agbara ati lọwọlọwọ kii ṣe kanna, ṣugbọn eyi jẹ lilo ti o wọpọ, nitorinaa kii yoo yipada) tumọ si ṣiṣan lọwọlọwọ jẹ 2 x 10=20 (A), ni ibamu si iwọn idasilẹ ti 0.5h. Awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi ati awọn apẹrẹ ti awọn batiri ni orisirisi awọn aṣamubadọgba si awọn ipo idasilẹ: diẹ ninu awọn dara julọ fun iṣiṣan kekere{12} lọwọlọwọ, nigba ti awọn miiran ṣe dara julọ ni ṣiṣan giga. Ni gbogbogbo, awọn oṣuwọn idasilẹ kere ju tabi dogba si 0.5C ni a pe ni awọn oṣuwọn kekere; awọn ti o wa laarin 0.5C ati 3.5C ni a npe ni awọn oṣuwọn alabọde; awọn ti o wa laarin 3.5C ati 7C ni a npe ni awọn oṣuwọn giga; ati awọn ti o kọja 7C ni a npe ni ultra{20} awọn oṣuwọn giga.
foliteji ifopinsi
Lakoko idasilẹ batiri, iye foliteji akọkọ jẹ asọye bi foliteji iṣẹ ti o bẹrẹ; nigbati foliteji lọ silẹ si ẹnu-ọna nibiti idasilẹ siwaju ko dara mọ, aaye foliteji yii ni a pe ni foliteji ifopinsi. Iye kan pato ti foliteji ifopinsi yii jẹ igbagbogbo ṣeto nipasẹ idanwo ti o da lori awọn ibeere idanwo gangan ati iriri ti o kọja.
Foliteji ifopinsi ṣeto yatọ da lori awọn ipo idasilẹ oriṣiriṣi ati ipa wọn lori agbara batiri ati igbesi aye. Awọn foliteji ifopinsi kekere ni a maa n lo ni iwọn kekere{1}} awọn agbegbe iwọn otutu tabi labẹ awọn ipo itusilẹ lọwọlọwọ lọwọlọwọ, lakoko ti awọn foliteji ifopinsi ti o ga julọ nigbagbogbo ṣeto labẹ kekere{3} awọn ipo idasilẹ lọwọlọwọ. Eyi jẹ nitori pipọ laarin awọn amọna batiri n pọ si ni pataki lakoko kekere-iwọn otutu tabi giga- itusilẹ lọwọlọwọ, ti o yọrisi iṣamulo pipe ti awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ ati idinku foliteji yiyara. Nitorinaa, sisọ foliteji ifopinsi ni deede ṣe iranlọwọ itusilẹ agbara diẹ sii. Lọna miiran, nigba lilo kekere - itusilẹ lọwọlọwọ, awọn paati ti nṣiṣe lọwọ ninu batiri naa ni lilo ni kikun diẹ sii. Ni ọran yii, jijẹ foliteji ifopinsi lati ṣe idinwo itusilẹ jinlẹ le fa imunadoko igbesi aye batiri lapapọ.
Ibaramu otutu
Gẹgẹbi a ṣe han ni Nọmba 1-6, iwọn otutu ibaramu ni ipa pataki lori iṣipopada idasilẹ. Ni awọn iwọn otutu ti o ga julọ, iṣipopada itusilẹ ṣe afihan aṣa onirẹlẹ kan; sibẹsibẹ, bi awọn iwọn otutu n dinku, yi ayipada di increasingly buru. Idi pataki ni pe ni awọn iwọn otutu kekere, iwọn ijira ti awọn ions dinku, ti o yori si ilosoke ninu resistance inu ohmic. Ni awọn ọran ti o buruju, ti iwọn otutu ba lọ silẹ ju, elekitiroti le di didi, nitorinaa idilọwọ ilana itusilẹ deede ti batiri naa. Pẹlupẹlu, ni awọn iwọn otutu kekere, polarization elekitiroki ati ifọkansi ifọkansi jẹ imudara ni ibamu, ni iyara siwaju oṣuwọn ibajẹ ti iṣipopada itusilẹ.
Nọmba 1 - 6 Sisọ awọn ipadanu ti awọn batiri acid acid ni oriṣiriṣi awọn iwọn otutu ibaramu
Agbara ati pato agbara
Agbara batiri n tọka si iye ina mọnamọna ti o le gba lati inu batiri labẹ awọn ipo idasilẹ kan. Ẹyọ naa jẹ afihan nigbagbogbo bi ampere-wakati (Ah). Ti o da lori ipo gangan, agbara batiri le pin siwaju si agbara imọ-jinlẹ, agbara gangan, ati agbara ti a ṣe iwọn.
Agbara imọ-jinlẹ (Co) n tọka si iye ina ti o le pese labẹ awọn ipo to dara nigbati ohun elo ti nṣiṣe lọwọ ni kikun kopa ninu iṣesi elekitirokemika ti batiri naa. Iye yii jẹ iṣiro da lori iwọn ti ohun elo ti nṣiṣe lọwọ, ni atẹle ofin Faraday. Ofin Faraday sọ pe ibatan taara wa laarin iwọn ti ohun elo ti o kopa ninu iṣesi ni elekiturodu ati iye idiyele ti o gbe; nigbati 1 mol ti nṣiṣe lọwọ awọn ohun elo ti kopa ninu awọn electrochemical ilana ti awọn batiri, o le tu kan idiyele deede 26,8 Ah tabi 1 farad (F). Nitorinaa, ilana iṣiro atẹle wa:
Ninu agbekalẹ, m jẹ iwọn ti nkan ti nṣiṣe lọwọ nigbati o ba dahun patapata; n jẹ nọmba awọn elekitironi ti o gba tabi sọnu lakoko iṣesi sisan; ati M jẹ ibi-ara molar ti nkan ti nṣiṣe lọwọ.
Ninu agbekalẹ, K ni a pe ni elekitirokemika deede ti nkan ti nṣiṣe lọwọ.
Gẹgẹbi a ṣe han ni idogba (1.5), agbara imọ-jinlẹ ti elekiturodu jẹ ibatan si iwọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ ati deede elekitirokemika. Pẹlu ibi-iwọn kanna ti ohun elo ti nṣiṣe lọwọ, kere si iwọn elekitirokemika, ti o tobi ni agbara imọ-jinlẹ. Awọn deede elekitirodu ti diẹ ninu awọn ohun elo elekiturodu han ni Tabili 1-3.
Table 1-3 Electrochemical Equivalent ti Diẹ ninu awọn Electrode elo
| Ohun elo elekitirodu odi | Ìwúwo (g/cm³) | Agbara kan pato (mA·h/g) | Ohun elo elekitirodu to dara | Ìwúwo (g/cm³) | Agbara kan pato (mA·h/g) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂ | - | 0.037 | O₂ | - | 0.30 |
| Li | 0.534 | 0.259 | SOCl₂ | 1.63 | 2.22 |
| Mg | 0.74 | 0.454 | AgO | 7.4 | 2.31 |
| Al | 2.699 | 0.335 | SO₂ | 1.37 | 2.38 |
| Fe | 7.85 | 1.04 | MnO₂ | 5.0 | 3.24 |
| Zn | 7.1 | 1.22 | NiOOH | 7.4 | 3.42 |
| Cd | 8.65 | 2.10 | Ag₂O | 7.1 | 4.33 |
| (Li)Cl₂ | 2.25 | 2.68 | PbO₂ | 9.3 | 4.45 |
| Pb | 11.34 | 3.87 | I₂ | 4.94 | 4.73 |
Ni afikun, awọn imọran ti agbara gangan ati agbara ti a ṣe ayẹwo ni a lo nigbagbogbo. Agbara gidi n tọka si iye ina mọnamọna lapapọ ti batiri le pese labẹ awọn ipo idasilẹ kan pato. Agbara gidi jẹ opin kii ṣe nipasẹ iye ti o pọju imọ-jinlẹ ṣugbọn tun nipasẹ awọn ipo idasilẹ kan pato.
Agbara ti a ṣe iwọn, ni apa keji, jẹ eto boṣewa fun batiri lakoko apẹrẹ ati ilana iṣelọpọ; iyẹn ni, agbara iṣẹjade ti o kere ju ti batiri yẹ ki o ṣaṣeyọri labẹ awọn ipo idasilẹ ti a pato, ti a tun mọ ni agbara ipin.
Nigbati o ba ṣe afiwe awọn oriṣi awọn batiri laarin jara kanna, agbara kan pato ni igbagbogbo lo fun igbelewọn. Ni pato, agbara kan pato n tọka si iye ina mọnamọna ti batiri le pese fun ibi-ẹyọkan tabi iwọn didun, ie, agbara kan pato (Ah/kg) ati agbara pato volumetric (Ah/L). O ṣe pataki lati ṣe akiyesi pe nigbati o ba n ṣe iṣiro iwọn ati iwọn ti batiri kan, ni afikun si akiyesi awọn ohun elo elekiturodu ati elekitiroti, awọn paati miiran ti batiri naa gbọdọ tun ṣe akiyesi, bii casing, oluyapa, ati awọn paati adaṣe ti o ni ibatan. Paapa fun awọn batiri ipamọ ati awọn sẹẹli epo, iwọn apapọ ati iwọn didun tun pẹlu gbogbo awọn ohun elo iranlọwọ pataki, gẹgẹbi awọn tanki fun titoju awọn olomi, awọn ẹrọ imuṣiṣẹ (fun awọn batiri ipamọ), tabi awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ ati awọn eto ipese, awọn eto iṣakoso, awọn ẹya alapapo, ati bẹbẹ lọ (fun awọn sẹẹli epo).
Nipa iṣafihan imọran ti agbara kan pato, a le ṣe afiwe iṣẹ ti awọn batiri ti awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi ati titobi. Agbara batiri ti pin si agbara imọ-jinlẹ ati agbara gangan; ni ibamu, kan pato agbara tun ni o tumq si ati gangan aaye.
Agbara ati agbara pato
Agbara batiri n tọka si apapọ agbara itanna nipasẹ batiri nigbati o ba n ṣiṣẹ labẹ awọn ipo idasilẹ pato, ti a fihan ni gbogbogbo ni watt{0}}wakati (W·h). Agbara batiri tun ni agbara imọ-jinlẹ ati agbara gangan.
Ti a ro pe batiri naa wa ni iwọntunwọnsi lakoko itusilẹ ati foliteji itusilẹ rẹ jẹ deede dogba si agbara elekitiroti rẹ, ati tun ro pe gbogbo awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ kopa ninu iṣesi kemikali, lẹhinna agbara ti o pese nipasẹ batiri yẹ ki o dọgba si agbara o pọju imọ-jinlẹ Wo.
Agbara imọ-jinlẹ ti batiri jẹ iṣẹ ti kii ṣe iwọn didun ti o pọju{0} nipasẹ batiri naa labẹ iwọn otutu igbagbogbo, titẹ nigbagbogbo, ati awọn ipo idasilẹ iyipada.
Agbara gidi (W) n tọka si agbara ti a pese nipasẹ batiri gangan labẹ awọn ipo idasilẹ kan. O jẹ itọsi nọmba nipasẹ isodipupo agbara gangan nipasẹ iwọn foliteji iṣiṣẹ apapọ. Nitoripe awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ inu batiri ko le ṣee lo ni kikun, ati pe foliteji iṣẹ rẹ nigbagbogbo kere ju agbara elekitiroti, agbara gangan nigbagbogbo kere si agbara imọ-jinlẹ.
Agbara kan pato n tọka si agbara ti a tu silẹ nipasẹ batiri fun ibi-ẹyọkan tabi iwọn iwọn ẹyọkan. Ijade agbara fun iwọn-ọpọlọpọ ọkan ti batiri jẹ asọye bi agbara kan pato ti o pọju, ni deede iwọn ni watt{1}}wakati fun kilora (Wh/kg). Ijade agbara fun iwọn iwọn ẹyọkan ti batiri jẹ asọye bi agbara iwọn didun kan pato, ti a fihan ni igbagbogbo ni watt-wakati fun lita kan (Wh/L). Pẹlupẹlu, ero ti agbara kan pato ni a le pin si siwaju si imọ-jinlẹ (W) ati gangan (W), nibiti a le ṣe iṣiro agbara kan pato ti imọ-jinlẹ nipa lilo idogba (1.9):
Ninu agbekalẹ, K+ jẹ elekitirokemika deede ti ohun elo elekiturodu rere; K - jẹ elekitirokẹmika deede ti ohun elo elekiturodu odi; ati E ni batiri electromotive agbara.
Agbara ati agbara pato
Agbara batiri n tọka si iṣelọpọ agbara ti batiri fun akoko ẹyọkan labẹ awọn ipo idasilẹ kan pato, ati iwọn wiwọn rẹ jẹ watt (W) tabi kilowatt (kW). Nigbati a ba gbero agbara o wu yii ni ibatan si iwọn tabi iwọn batiri, ero ti agbara kan pato ni a gba. Ni pato, ibi-pato agbara ṣe iwọn iye awọn Wattis ti agbara ti iwọn batiri kan le pese, ati pe ẹyọ rẹ jẹ W/kg; nigba ti volumetric pato agbara tan imọlẹ awọn agbara ti ipilẹṣẹ nipasẹ kan kuro iwọn didun ti batiri, ati awọn ti o baamu kuro ni W/L.
Agbara ati agbara kan pato tọkasi oṣuwọn idasilẹ ti batiri kan. Agbara batiri ti o ga julọ tumọ si pe batiri le gba silẹ ni lọwọlọwọ giga tabi awọn oṣuwọn giga. Fun apẹẹrẹ, batiri fadaka kan zinc{2} le ṣaṣeyọri agbara kan pato ti o ju 100 W/kg nigbati o ba n ṣaja ni iwuwo alabọde lọwọlọwọ, ti n ṣe afihan resistance inu kekere ati pe o dara ga julọ- iṣẹ isọjade oṣuwọn. Ni iyatọ, zinc{6} batiri sẹẹli gbigbẹ manganese le ṣaṣeyọri agbara kan pato ti 10 W/kg nigbati o nṣiṣẹ ni iwuwo lọwọlọwọ kekere, ti n ṣe afihan resistance inu ti o ga ati pe ko dara iṣẹ ṣiṣe iwọntunwọnsi{{8}. Iru si agbara batiri, agbara tun ni agbara imọ-jinlẹ ati agbara gangan.
Agbara imọ-jinlẹ ti batiri le ṣe afihan bi:
Ni awọn agbekalẹ, t jẹ akoko; Co ni awọn tumq si agbara ti batiri; ati pe emi ni lọwọlọwọ.
Agbara gangan ti batiri yẹ ki o jẹ:
Ninu agbekalẹ, I2R duro fun agbara ti o jẹ nipasẹ agbara inu batiri naa. Agbara yii ko wulo si fifuye ti a lo; o ti wa ni pataki iyipada sinu ooru agbara ati ki o tu bi ooru.
Igbesi aye iyipo
Fun awọn batiri, igbesi aye yipo, tabi iwọn lilo, jẹ ọkan ninu awọn itọkasi bọtini fun iṣiro iṣẹ batiri. Idiyele pipe kọọkan - iyika idasile ni a ka si akoko akoko fun batiri kan.
Labẹ idiyele kan pato{0} awọn ipo itusilẹ, nọmba awọn iyika ti batiri le duro ṣaaju ki agbara rẹ lọ silẹ si iye kan pato ni asọye bi igbesi aye yipo tabi iwọn lilo. Awọn gun awọn ọmọ aye, awọn dara batiri ká ọmọ išẹ.Different orisi ti batiri afihan o yatọ si igbesi aye; fun apẹẹrẹ, nickel{3} batiri cadmium le ṣaṣeyọri ẹgbẹẹgbẹrun awọn yiyipo, nigba ti awọn batiri zinc{4}} ni awọn iyipo diẹ diẹ, diẹ ninu paapaa kere ju ọgọrun lọ. O tọ lati ṣe akiyesi pe paapaa awọn batiri ti iru kanna le ni awọn igbesi aye igbesi aye oriṣiriṣi nitori awọn iyatọ ninu eto inu wọn.
Igbesi aye iyipo ti batiri kan ni ipa nipasẹ ọpọlọpọ awọn okunfa. Ni afikun si lilo to dara ati itọju, awọn aaye bọtini wọnyi tun lo: ① Lakoko idiyele{1}} awọn iyipo idasile, agbegbe ilẹ ti ohun elo ti nṣiṣe lọwọ dinku diẹdiẹ, eyiti o yori si ilosoke ninu iwuwo lọwọlọwọ ti n ṣiṣẹ ati pe o pọ si; ② Awọn eroja ti nṣiṣe lọwọ lori awọn amọna le ya tabi gbigbe; ③ Lakoko iṣẹ batiri, diẹ ninu awọn ohun elo elekiturodu le jẹ ibajẹ; ④ Dendrites akoso lori awọn amọna nigba gigun kẹkẹ le fa kukuru iyika inu awọn batiri; ⑤ Oluyapa le bajẹ; ⑥ Mofoloji kirisita ti ohun elo ti nṣiṣe lọwọ yipada lakoko idiyele leralera -awọn iyipo idasile, nitorinaa dinku iṣẹ ṣiṣe rẹ.
Išẹ ipamọ
Iṣe ipamọ batiri n tọka si iwọn ipadanu agbara adayeba laarin batiri nigbati o wa ni ṣiṣi{{0}ipo ayika labẹ awọn ipo ayika kan pato (gẹgẹbi iwọn otutu ati ọriniinitutu). Ìṣẹ̀lẹ̀ yìí tún jẹ́ mọ̀ sí ìtújáde ara ẹni-. Ti ipin ti ipadanu agbara lakoko ibi ipamọ jẹ kekere, o tọka si pe batiri naa ni iṣẹ ibi ipamọ to dara julọ.
Nigbati batiri kan ba wa ni ṣiṣi {{0}ipo agbegbe, botilẹjẹpe ko pese agbara itanna si ita, o tun nṣe ilana isọnu ararẹ{1}. Iṣẹlẹ yii jẹ pataki nitori aisedeede thermodynamic ti awọn amọna ni agbegbe elekitiroti, ti o yori si awọn aati isọdọtun lẹẹkọkan laarin awọn amọna. Paapaa labẹ awọn ipo gbigbẹ, ti edidi ko ba ni ihamọ to, isọwọle ti awọn nkan ita gẹgẹbi afẹfẹ tabi ọrinrin tun le fa ipa ti ara ẹni - ipa itusilẹ inu batiri naa.
Oṣuwọn isọjade ti ara ẹni {{0} tun le ṣe afihan bi nọmba awọn ọjọ ti o gba fun agbara batiri lati dinku si iye kan nigbati o fipamọ, ti a mọ si igbesi aye selifu. Aye igbesi aye selifu ati igbesi aye selifu tutu wa. Fun apẹẹrẹ, batiri ipamọ, laisi fifi electrolyte kun ṣaaju lilo, le wa ni ipamọ fun igba pipẹ; iru batiri bẹẹ le ni igbesi aye selifu gbigbẹ gigun. Ibi ipamọ pẹlu electrolyte ni a npe ni ipamọ tutu; Awọn abajade ibi ipamọ tutu ni agbara ti ara ẹni - ipa itusilẹ ati igbesi aye selifu tutu kukuru kan. Fun apẹẹrẹ, batiri fadaka{6} zinc le ni igbesi aye selifu gbigbe ti ọdun 5-8, lakoko ti igbesi aye selifu tutu jẹ igbagbogbo oṣu diẹ.