forza elettromottiva
◆Prestazzjoni ta 'skarika ta' batteriji tal-ħażna tal-enerġija
Meta ċ-ċirkwit estern ikun miftuħ, li jfisser li l-ebda kurrent ma jgħaddi mill-batterija, id-differenza potenzjali bejn l-elettrodi pożittivi u negattivi hija definita bħala l-forza elettromottiva (EMF) tal-batterija, normalment indikata bis-simbolu E. Il-valur tal-EMF huwa wieħed mill-indikaturi li jirriflettu l-ammont ta 'enerġija elettrika li l-sistema tal-batterijajistgħu joħorġu. Skont prinċipji termodinamiċi, għandna...
Fil-formula, AG jirrappreżenta l-bidla fl-enerġija ħielsa Gibbs; n jirrappreżenta n-numru tat-trasferiment tal-elettroni; E jirrappreżenta l-forza elettromottiva taċ-ċellula; u F jirrappreżenta l-kostanti ta' Faraday.
L-ekwazzjoni (1.2) turi li l-kobor tal-forza elettromotiva tal-batterija tiddependi prinċipalment fuq il-proprjetajiet inerenti tas-sustanzi involuti fir-reazzjoni kimika, il-kundizzjonijiet ta 'reazzjoni (bħal temperatura) waqt it-tħaddim tal-batterija, u l-attività tar-reaġenti u l-prodotti, u mhix affettwata mill-ġeometrija jew id-daqs tal-batterija.
Vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ
Il-vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ-ta' batterija jirreferi għad-differenza potenzjali bejn it-terminali pożittivi u negattivi meta ċ-ċirkwit estern jiġi skonnettjat mill-batterija. Huwa importanti li wieħed jinnota li minħabba li t-terminali pożittivi u negattivi jistgħu ma laħqux ekwilibriju termodinamiku fis-soluzzjoni tal-elettroliti, il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ - ġeneralment ikun kemmxejn inqas mill-forza elettromottiva (EMF) tiegħu. L-EMF huwa valur teoretiku kkalkulat ibbażat fuq formuli termodinamiċi, filwaqt li l-vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ-huwa valur attwali miksub permezz ta' kejl sperimentali dirett; it-tnejn huma qrib ħafna fil-valur. Biex tiddetermina b'mod preċiż il-vultaġġ taċ-ċirkwit miftuħ-, l-ebda kurrent m'għandu jgħaddi mill-istrument tal-kejl matul il-proċess tal-kejl; għal dan it-test ġeneralment jintuża voltmetru ta'-reżistenza għolja.
Barra minn hekk, il-kunċett ta 'vultaġġ nominali jintuża wkoll fir-riċerka tal-produzzjoni. Il-vultaġġ nominali huwa approssimazzjoni xierqa tal-vultaġġ ta 'batterija, magħruf ukoll bħala vultaġġ nominali, u jintuża biex jidentifika t-tip ta' batterija. Pereżempju, il-vultaġġ ta 'ċirkwit miftuħ-ta' batterija taċ-ċomb-aċidu huwa qrib 2.1V, u l-vultaġġ nominali tiegħu huwa ssettjat għal 2.0V; il-vultaġġ nominali ta 'batterija taż-żingu-manganiż huwa 1.5V; u l-vultaġġ nominali ta' batterija tal-kadmju-nikil u batterija tan-nikil-idrur tal-metall huwa 1.2V.
Reżistenza interna
Ir-reżistenza interna ta 'batterija, komunement imsejħa reżistenza interna (Rintern), tirreferi għar-reżistenza li jiltaqgħu magħhom meta l-kurrent jgħaddi mill-batterija. Din ir-reżistenza interna tikkonsisti prinċipalment f'żewġ partijiet: waħda hija r-reżistenza interna ohmika kkawżata mill-proprjetajiet tal-materjal innifsu; l-ieħor huwa r-reżistenza interna tal-polarizzazzjoni addizzjonali ġġenerata mill-fenomenu tal-polarizzazzjoni fuq il-wiċċ tal-elettrodu matul ir-reazzjoni elettrokimika.
Ir-reżistenza ohmika (R0) hija affettwata mill-karatteristiċi tal-elettroliti, proprjetajiet tal-membrana, u materjal tal-elettrodu. Ir-reżistenza ohmika ta 'soluzzjoni ta' elettrolit hija relatata mill-qrib mal-kompożizzjoni speċifika tagħha, il-livell ta 'konċentrazzjoni u t-temperatura ambjentali. Ġeneralment, il-konċentrazzjoni tal-elettroliti għall-batteriji hija magħżula fil-medda tal-ogħla konduttività. Ir-reżistenza kkawżata mill-mikropori tal-membrana għall-migrazzjoni tal-jonji tal-elettroliti tissejjaħ reżistenza tal-membrana, jiġifieri, ir-reżistenza li jiltaqgħu magħhom il-joni hekk kif jgħaddu mill-mikropori tal-membrana. Ir-reżistenza ohmika tal-membrana hija relatata ma 'fatturi bħat-tip ta' elettrolit, il-materjal tal-membrana, il-porożità, u l-grad ta 'tortuosità tal-pori. Ir-reżistenza tal-fażi solida-fuq l-elettrodi tinkludi r-reżistenza tal-partiċelli tal-materjal attiv infushom, ir-reżistenza tal-kuntatt bejn il-partiċelli, ir-reżistenza tal-kuntatt bejn il-materjal attiv u l-qafas konduttiv, u s-somma tar-reżistenzi tal-qafas konduttiv, busbars konduttivi, u terminali. Matul l-iskarigu, il-kompożizzjoni u l-morfoloġija tal-materjal attiv jistgħu jinbidlu, li jirriżultaw f'bidliet sinifikanti fir-reżistenza. Biex titnaqqas ir-reżistenza tal-fażi solida-, komponenti konduttivi, bħall-grafit iswed tal-aċetilena-, spiss jiġu miżjuda mal-materjal attiv biex tiżdied il-konduttività tiegħu. Ir-reżistenza interna ohmika ta 'batterija hija wkoll relatata ma' fatturi bħad-daqs, l-assemblaġġ u l-istruttura tagħha. Iktar ma jkun kompatt l-assemblaġġ u iżgħar l-ispazjar tal-elettrodi, iktar tkun baxxa r-reżistenza interna ohmika.
Ir-reżistenza tal-polarizzazzjoni (R) tirreferi għar-reżistenza interna ġġenerata f'sors ta 'enerġija kimika minħabba polarizzazzjoni waqt reazzjonijiet elettrokimiċi fl-elettrodi pożittivi u negattivi. Ir-reżistenza tal-polarizzazzjoni tinkludi s-somma tar-reżistenzi kkawżati minn polarizzazzjoni elettrokimika u polarizzazzjoni tal-konċentrazzjoni. Il-kobor tiegħu huwa influwenzat mill-proprjetajiet tal-materjali attivi, l-istruttura tal-elettrodu u l-proċess tal-manifattura tal-batterija, u huwa partikolarment relatat mill-qrib mal-istat operattiv tal-batterija. Għalhekk, ir-reżistenza tal-polarizzazzjoni tinbidel kif xieraq b'varjazzjonijiet fil-mod ta 'skarigu u l-ħin ta' skarigu.
Vultaġġ operattiv
Il-vultaġġ operattiv ta 'batterija, magħruf ukoll bħala l-vultaġġ tat-tagħbija jew il-vultaġġ tal-iskarigu, jirreferi għad-differenza potenzjali bejn it-terminali pożittivi u negattivi tal-batterija meta l-kurrent jgħaddi minn ċirkwit estern. Meta l-kurrent jgħaddi mill-batterija, sabiex tingħeleb ir-reżistenza kkawżata mir-reżistenza tal-polarizzazzjoni u r-reżistenza ohmika, il-valur attwali tal-vultaġġ operattiv imkejjel huwa dejjem aktar baxx mill-vultaġġ ta 'ċirkwit miftuħ - taħt l-ebda kundizzjonijiet ta' tagħbija.
Kif jidher mill-ekwazzjoni (1.3), iktar ma tkun kbira r-reżistenza interna tal-batterija, iktar ikun baxx il-vultaġġ operattiv tal-batterija, u iżgħar tkun il-produzzjoni attwali tal-enerġija. Ovvjament, ir-reżistenza interna tal-batterija għandha tkun żgħira kemm jista 'jkun.