Salah sahiji ciri kinerja pangpentingna tinabatré neundeun énerginyaeta kinerja ngurangan maranéhanana. Pikeun ciri paripolah ngurangan batré dina kaayaan béda, perlu pikeun ngukur kurva ngurangan batré, nu biasana kurva némbongkeun parobahan tegangan ngurangan kana waktu. kaayaan ngurangan béda dicirikeun ku strategi ngurangan, sarta strategi ngurangan béda bakal ngahasilkeun kurva ngurangan béda. Strategi ngurangan ilaharna ngawengku métode ngurangan, arus ngurangan, tegangan terminasi, sarta suhu ambient.
Métode ngaleupaskeun
Aya tilu cara batré tiasa nyéépkeun: ngaleupaskeun arus konstan, ngirangan résistansi konstan, sareng ngirangan kakuatan konstan. Kurva ngurangan has ditémbongkeun dina Gambar 1-5, nu illustrates parobahan arus ngurangan, tegangan, jeung kakuatan leuwih waktos ngurangan dina tilu mode ngurangan ieu.
Dina mangsa-munduran résistansi konstan, tegangan operasi batré sareng arus kaluaran laun-laun turun kana waktosna. Sarupa oge, dina -pelepasan arus konstan, tegangan operasi oge turun nalika prosés ngaleupaskeun terus. Ieu panurunan dina tegangan operasi kalawan waktu ngurangan berkepanjangan alatan kanaékan résistansi internal batré urang. Saterusna, ku ngaronjatna pamakéan daya batre dina alat-alat listrik, kandaraan listrik, jeung aplikasi sejenna, konstan-discharge daya jadi leuwih umum. Dina mangsa-kaluaran daya angger, tegangan batré terus-terusan turun bari arus ngurangan terus-terusan naék sabada ngurangan muatan.
Discharge ayeuna
Salila operasi batré, arus eta outputs disebut arus ngurangan. Arus ngurangan ogé ilahar disebut laju ngurangan, sarta mindeng dikedalkeun maké laju hourly (ogé katelah laju hourly) jeung multiplier nu.
Laju ngurangan ngarujuk kana laju discharges batré, diukur dina waktu ngurangan. Sacara husus, éta waktu nu diperlukeun pikeun pinuh ngaleupaskeun kapasitas batré ngagunakeun arus ngurangan husus, biasana dinyatakeun dina jam (h). Contona, pikeun batré anu boga kapasitas dipeunteun 10 amp-jam (A·h), lamun discharged ku arus 2A, laju ngurangan nu sasuai nyaéta 5 jam (10A·h/2A=5h), hartina batréna discharged dina laju 5-jam.
Laju discharge nujul kana nilai ayeuna, dinyatakeun salaku kelipatan tina kapasitas dipeunteun batré urang, nalika kapasitas pinuh batré dileupaskeun pinuh dina waktu nu tangtu. Contona, ngurangan 2C hartina arus ngurangan dua kali kapasitas dipeunteun batré urang, biasana digambarkeun ku 2C (dimana C ngagambarkeun kapasitas dipeunteun batré urang). Pikeun batré anu dipeunteun kapasitas 10A·h, 2C discharge (aya masalah diménsi di dieu, nyaéta, unit kapasitas jeung arus teu sarua, tapi ieu pamakéan umum, jadi eta moal robah) hartina arus ngurangan nyaéta 2 x 10=20 (A), pakait jeung laju ngurangan 0,5h. Jinis sareng desain batré anu béda-béda gaduh daya adaptasi anu béda-béda pikeun kaayaan ngaleupaskeun: sawaréh langkung cocog pikeun -muatan arus rendah, sedengkeun anu sanésna langkung saé dina arus anu luhur. Sacara umum, laju ngurangan kurang atawa sarua jeung 0,5C disebut ongkos low; antara 0,5C jeung 3,5C disebut laju sedeng; maranéhanana antara 3,5C jeung 7C disebut ongkos tinggi; jeung nu leuwih ti 7C disebut ultra-tarif luhur.
tegangan terminasi
Salila ngurangan batré, nilai tegangan awal dihartikeun salaku tegangan operasi dimimitian; lamun tegangan turun ka bangbarung dimana ngurangan salajengna teu cocog deui, titik tegangan ieu disebut tegangan terminasi. Nilai spésifik tina voltase terminasi ieu biasana diatur ku panguji dumasar kana syarat tés saleresna sareng pangalaman anu kapungkur.
Tegangan terminasi set beda-beda gumantung kana kaayaan ngurangan béda jeung dampak maranéhanana dina kapasitas batré jeung umur. Tegangan terminasi handap ilaharna dipake dina -lingkungan hawa handap atawa dina -kondisi luang ayeuna luhur, sedengkeun tegangan terminasi luhur biasana disetel dina -kondisi ngurangan ayeuna. Ieu kusabab polarisasi antara éléktroda batré ningkat sacara signifikan salami -suhu rendah atanapi luhur-ngalirkeun muatan ayeuna, nyababkeun pamanfaatan bahan aktif anu teu lengkep sareng turunna tegangan anu langkung gancang. Ku alatan éta, luyu nurunkeun tegangan terminasi mantuan ngaleupaskeun leuwih énergi. Sabalikna, nalika maké -aréa anu lemah, komponén aktif dina batré bakal dimangpaatkeun leuwih lengkep. Dina hal ieu, ngaronjatna tegangan terminasi pikeun ngawatesan ngurangan jero bisa éféktif manjangkeun umur batré sakabéh.
Suhu lingkungan
Ditémbongkeun saperti dina Gambar 1-6, suhu ambient boga dampak signifikan dina kurva ngurangan. Dina hawa nu leuwih luhur, kurva ngurangan némbongkeun trend rélatif hipu; kumaha oge, sakumaha hawa nurun, robah ieu jadi beuki drastis. Alesan dasarna nyaéta dina suhu anu handap, laju migrasi ion turun, ngarah kanaékan résistansi internal ohmik. Dina kasus ékstrim, lamun hawa teuing low, éléktrolit bisa freeze, sahingga hindering prosés ngurangan normal batréna. Saterusna, dina hawa nu leuwih handap, polarisasi éléktrokimia jeung polarisasi konsentrasi nu correspondingly ditingkatkeun, salajengna accelerating laju buruk tina kurva ngurangan.
Gambar 1-6 Kurva muatan batré asam timbal dina suhu lingkungan anu béda
Kapasitas sareng kapasitas spésifik
Kapasitas batré nujul kana jumlah listrik anu tiasa dimeunangkeun tina batré dina kaayaan ngaleupaskeun tinangtu. Hijian biasana dinyatakeun salaku ampere-jam (Ah). Gumantung kana kaayaan sabenerna, kapasitas batré bisa salajengna dibagi kana kapasitas teoritis, kapasitas sabenerna, sarta kapasitas dipeunteun.
Kapasitas téoritis (Co) nujul kana jumlah listrik anu tiasa disayogikeun dina kaayaan idéal nalika bahan aktif sapinuhna milu dina réaksi éléktrokimia batré. Nilai ieu diitung dumasar kana massa bahan aktif, handap hukum Faraday urang. Hukum Faraday nyatakeun yén aya hubungan anu sabanding langsung antara massa bahan anu milu réaksi dina éléktroda sareng jumlah muatan anu ditransferkeun; lamun 1 mol bahan aktip ilubiung dina prosés éléktrokimia batréna, éta bisa ngaleupaskeun muatan sarimbag jeung 26,8 A·h atawa 1 farad (F). Ku kituna, aya rumus itungan di handap ieu:
Dina rumus, m nyaéta massa zat aktif nalika meta lengkep; n nyaéta jumlah éléktron nu meunang atawa leungit salila réaksi aliran; jeung M nyaéta massa molar zat aktif.
Dina rumus, K disebut sarimbag éléktrokimia tina zat aktif.
Sapertos dina persamaan (1.5), kapasitas téoritis éléktroda aya hubunganana sareng massa bahan aktif sareng sarimbag éléktrokimia. Kalayan massa bahan aktif anu sami, langkung alit sarimbag éléktrokimia, langkung ageung kapasitas téoritis. Kasaruaan éléktrokimia tina sababaraha bahan éléktroda dipidangkeun dina Tabel 1-3.
Tabél 1-3 Kasaruaan Éléktrokimia Sababaraha Bahan Éléktroda
| Bahan éléktroda négatip | Kapadetan (g/cm³) | Kapasitas spésifik (mA·h/g) | Bahan éléktroda positif | Kapadetan (g/cm³) | Kapasitas spésifik (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 |
Salaku tambahan, konsép kapasitas aktual sareng kapasitas dipeunteun sering dianggo. Kapasitas saleresna nujul kana jumlah total listrik anu tiasa disayogikeun ku batré dina kaayaan ngaleupaskeun spésifik. Kapasitas sabenerna diwatesan teu ukur ku nilai maksimum teoritis tapi ogé ku kaayaan ngurangan husus.
Kapasitas dipeunteun, di sisi anu sanésna, mangrupikeun set standar pikeun batré nalika prosés desain sareng manufaktur; nyaeta, kapasitas kaluaran minimum nu batré kudu ngahontal dina kaayaan ngurangan husus, ogé katelah kapasitas nominal.
Nalika ngabandingkeun jinis batré anu béda dina séri anu sami, kapasitas khusus biasana dianggo pikeun évaluasi. Sacara husus, kapasitas spésifik nuduhkeun jumlah listrik nu bisa disadiakeun ku batré per unit massa atawa volume, nyaéta, kapasitas spésifik massa (Ah/kg) jeung kapasitas spésifik volumetrik (Ah/L). Penting pikeun dicatet yén nalika ngitung massa sareng volume batré, salian ti nimbangkeun bahan éléktroda sareng éléktrolit, komponén batré sanésna ogé kedah dipertimbangkeun, sapertos casing, separator, sareng komponén konduktif anu aya hubunganana. Utamana pikeun batré neundeun jeung sél suluh, total massa sarta volume ogé ngawengku sakabéh parabot tambahan diperlukeun, kayaning tank pikeun nyimpen cairan, alat aktivasina (pikeun batré gudang), atawa neundeun bahan aktif jeung sistem suplai, sistem kontrol, unit pemanasan, jsb (pikeun sél suluh).
Ku ngawanohkeun konsép kapasitas husus, urang bisa ngabandingkeun kinerja batré tina tipena béda jeung ukuran. Kapasitas batré dibagi kana kapasitas téoritis jeung kapasitas sabenerna; Sasuai, kapasitas spésifik ogé ngagaduhan aspék téoritis sareng aktual.
Énergi sareng énergi spésifik
Énergi batré nujul kana total énérgi listrik kaluaran batré nalika ngalakukeun pagawéan dina kaayaan ngurangan husus, umumna dinyatakeun dina watt -jam (W·h). Énergi batré ogé gaduh énergi téoritis sareng énergi aktual.
Anggap batré tetep dina kasatimbangan salila ngurangan sarta tegangan ngurangan na konstan sarua jeung gaya electromotive na, sarta ogé asumsina sakabeh bahan aktif ilubiung dina réaksi kimiawi, mangka énergi disadiakeun ku batréna kudu sarua jeung énergi maksimum teoritis Wo.
Énergi téoritis batré nyaéta pagawéan non-volume maksimum anu dilakukeun ku batré dina suhu konstan, tekanan konstan, sareng kaayaan ngaleupaskeun anu tiasa malik.
Énergi sabenerna (W) nujul kana énergi sabenerna disadiakeun ku batré dina kaayaan ngurangan nu tangtu. Éta numerik diturunkeun ku cara ngalikeun kapasitas sabenerna ku tegangan operasi rata. Kusabab bahan aktif di jero batré teu bisa dimangpaatkeun pinuh, sarta tegangan operasi na biasana leuwih handap gaya electromotive teoritis, énergi sabenerna sok kirang ti énergi teoritis.
Énergi spésifik ngarujuk kana énergi anu dileupaskeun ku batré per unit massa atanapi volume unit. Kaluaran énergi per unit massa batré dihartikeun salaku énergi spésifik massa, biasana diukur dina watt-jam per kilogram (Wh/kg). Kaluaran énergi per unit volume batré dihartikeun salaku énergi spésifik volumetrik, biasana dinyatakeun dina watt-jam per liter (Wh/L). Satuluyna, konsép énergi spésifik bisa dibagi deui jadi téoritis (W) jeung aktual (W), dimana énergi spésifik massa téoritis bisa diitung maké persamaan (1.9):
Dina rumus, K + nyaéta sarimbag éléktrokimia tina bahan éléktroda positif; K- nyaéta sarimbag éléktrokimia tina bahan éléktroda négatip; sarta E nyaéta gaya electromotive batré.
Kakuatan sareng kakuatan khusus
Daya batre nujul kana kaluaran énérgi batré per unit waktos dina kaayaan ngurangan spésifik, sarta unit ukuranana watt (W) atawa kilowatt (kW). Lamun daya kaluaran ieu dianggap dina hubungan massa atawa volume batré, konsép kakuatan husus dicandak. Sacara husus, kakuatan spésifik massa ngukur sabaraha watt kakuatan hiji unit massa batré bisa nyadiakeun, sarta unit na W / kg; sedengkeun kakuatan spésifik volumetrik ngagambarkeun kakuatan anu dihasilkeun ku volume unit batré, sareng unit anu saluyu nyaéta W / L.
Daya jeung kakuatan husus nunjukkeun laju ngurangan batré. Daya batre anu langkung luhur hartosna batréna tiasa nyéépkeun dina arus anu luhur atanapi tingkat anu luhur. Contona, séng-batré pérak bisa ngahontal kakuatan spésifik leuwih 100 W/kg nalika dicas dina dénsitas arus sedeng, nunjukkeun résistansi internal lemah sareng kinerja debit -luhureun anu saé. Sabalikna, séng-batré sél garing mangan ngan bisa ngahontal kakuatan husus 10 W/kg lamun beroperasi dina dénsitas arus leutik, nunjukkeun résistansi internal tinggi jeung -kinerja ngurangan laju tinggi. Sarupa jeung énergi batré, kakuatan ogé boga kakuatan teoritis jeung kakuatan sabenerna.
Daya téoritis batré bisa ditembongkeun salaku:
Dina rumus, t nyaéta waktu; Co nyaéta kapasitas téoritis batré; da abdi teh ayeuna.
Daya sabenerna batré kedah:
Dina rumus, I2Urang Sunda ngagambarkeun kakuatan anu dikonsumsi ku résistansi internal batré. kakuatan ieu gunana pikeun beban dilarapkeun; eta dasarna dirobah jadi énergi panas sarta dileupaskeun salaku panas.
Siklus hirup
Pikeun batré, umur siklus, atanapi siklus pamakean, mangrupikeun salah sahiji indikator konci pikeun ngevaluasi kinerja batré. Tiap siklus pangeusian lengkep-dianggap periode waktu pikeun batré.
Dina kaayaan ngeusi batre-spésifik, jumlah siklus nu bisa tahan batre saméméh kapasitasna turun ka nilai nu tangtu ditangtukeun salaku siklus hirup atawa daur pamakéan. The panjang umur siklus, nu hadé kinerja siklus batré urang. Different tipe accu némbongkeun hirup siklus béda; contona, nikel-batré cadmium bisa ngahontal rébuan siklus, sedengkeun séng-akré pérak boga siklus rélatif leuwih saeutik, malah sababaraha kirang ti saratus. Eta sia noting yén sanajan batré tina tipe sarua bisa boga hirup siklus béda alatan béda dina struktur internal maranéhanana.
Daur hirup batré dipangaruhan ku sababaraha faktor. Salian pamakean sareng pangropéa anu leres, aspék-aspék konci ieu ogé lumaku: ① Salila ngeusian-siklus muatan, aréa permukaan bahan aktif laun-laun ngurangan, ngarah kanaékan dénsitas arus operasi sarta polarisasi inténsif; ② Komponén aktif dina éléktroda bisa coplokkeun atawa mindahkeun; ③ Salila operasi batré, sababaraha bahan éléktroda bisa corroded; ④ Dendrit anu kabentuk dina éléktroda nalika nguriling tiasa nyababkeun sirkuit pondok dina batré; ⑤ separator bisa ruksak; ⑥ Morfologi kristal tina bahan aktif robah salila ngulang deui siklus muatan -, kukituna ngurangan aktivitas na.
kinerja gudang
Kinerja panyimpen batré nujul kana tingkat leungitna énérgi alami dina batré nalika aya dina -kaayaan sirkuit kabuka dina kaayaan lingkungan husus (sapertos suhu sareng kalembaban). Fenomena ieu ogé katelah self-discharge. Lamun proporsi leungitna énergi salila neundeun leutik, éta nunjukkeun yén batréna boga kinerja gudang alus teuing.
Nalika batré dina kaayaan sirkuit -kabuka, sanajan teu nyadiakeun énérgi listrik ka luar, batréna masih ngalaman -prosés ngaleupaskeun sorangan. Fenomena ieu utamana alatan instability térmodinamik éléktroda dina lingkungan éléktrolit, ngarah kana réaksi rédoks spontan antara éléktroda. Malah dina kaayaan garing, lamun segelna teu cukup ketang, infiltrasi faktor éksternal kayaning hawa atawa Uap masih bisa memicu -efek ngaleupaskeun diri dina batré.
Laju kaluaran diri-bisa ogé ditembongkeun salaku jumlah poé nu diperlukeun pikeun kapasitas batré ngurangan ka nilai nu tangtu lamun disimpen, katelah umur rak. Aya umur rak garing jeung umur rak baseuh. Contona, batré gudang, tanpa nambahkeun éléktrolit saméméh pamakéan, bisa disimpen pikeun lila; batré misalna bisa boga umur rak garing panjang. Panyimpenan kalawan éléktrolit disebut gudang baseuh; Panyimpenan baseuh ngahasilkeun pangaruh-diri anu langkung kuat sareng umur rak baseuh anu kawilang pondok. Contona, séng -batré pérak bisa boga umur rak garing 5-8 taun, sedengkeun umur rak baseuhna biasana ngan sababaraha bulan.