elektromotoryske krêft
◆Discharge prestaasjes fan enerzjy opslach batterijen
As it eksterne sirkwy iepen is, wat betsjut dat der gjin stroom troch de batterij streamt, wurdt it potinsjele ferskil tusken de positive en negative elektroden definiearre as de elektromotoryske krêft fan 'e batterij (EMF), meastentiids oanjûn troch it symboal E. De wearde fan 'e EMF is ien fan 'e yndikatoaren dy't de hoemannichte elektryske enerzjy reflektearje dy't debatterij systeemkin útfier. Neffens thermodynamyske prinsipes hawwe wy ...
Yn de formule stiet AG de feroaring yn Gibbs frije enerzjy; n stiet foar it getal fan elektroanen oerdracht; E stiet foar de sel electromotive krêft; en F stiet foar de Faraday-konstante.
Fergeliking (1.2) lit sjen dat de omfang fan 'e batterij elektromotoryske krêft benammen hinget ôf fan' e ynherinte eigenskippen fan 'e stoffen belutsen by de gemyske reaksje, de reaksje betingsten (lykas temperatuer) ûnder batterij operaasje, en de aktiviteit fan de reactants en produkten, en wurdt net beynfloede troch de batterij mjitkunde of grutte.
Iepen circuit spanning
De iepen-kringspanning fan in batterij ferwiist nei it potinsjele ferskil tusken de positive en negative terminen as it eksterne sirkwy loskeppele is fan 'e batterij. It is wichtich om te notearjen dat om't de positive en negative terminen mooglik gjin thermodynamysk lykwicht hawwe berikt yn 'e elektrolytoplossing, de iepen -kringspanning gewoanlik wat leger is as syn elektromotoryske krêft (EMF). De EMF is in teoretyske wearde berekkene op basis fan thermodynamyske formules, wylst de iepen - circuit spanning is in werklike wearde krigen troch direkte eksperimintele mjitting; de twa binne hiel ticht yn wearde. Om de iepen-kringspanning sekuer te bepalen, moat der gjin stroom troch it mjitynstrumint rinne tidens it mjitproses; in voltmeter mei hege-resistinsje wurdt algemien brûkt foar dizze test.
Fierder wurdt it konsept fan nominale spanning ek brûkt yn produksjeûndersyk. Nominale spanning is in passende approximaasje fan 'e spanning fan in batterij, ek bekend as nominale spanning, en wurdt brûkt om it batterijtype te identifisearjen. Bygelyks, de iepen-kringspanning fan in lead-sûre batterij is tichtby 2.1V, en syn nominale spanning is ynsteld op 2.0V; de nominale spanning fan in sink-mangaanbatterij is 1,5V; en de nominale spanning fan in kadmium-nikkelbatterij en in nikkel-metaalhydridebatterij is 1.2V.
Ynterne ferset
De ynterne wjerstân fan in batterij, ornaris oantsjutten as ynterne wjerstân (Rynterne), ferwiist nei de wjerstân dy't tsjinkomt as stroom troch de batterij streamt. Dizze ynterne wjerstân bestiet benammen út twa dielen: ien is de ohmske ynterne wjerstân feroarsake troch de eigenskippen fan it materiaal sels; de oare is de ekstra polarisaasje ynterne wjerstân generearre troch it polarisaasje ferskynsel op it elektrodes oerflak tidens de elektrogemyske reaksje.
De ohmske wjerstân (R0) wurdt beynfloede troch de elektrolyteigenskippen, membraaneigenskippen en elektrodemateriaal. De ohmske wjerstân fan in elektrolytoplossing is nau besibbe oan syn spesifike gearstalling, konsintraasjenivo en omjouwingstemperatuer. Yn 't algemien wurdt de elektrolytkonsintraasje foar batterijen selektearre binnen it berik fan heechste konduktiviteit. De wjerstân feroarsake troch de membraanmikropoaren tsjin de migraasje fan elektrolyte-ionen wurdt membraanresistinsje neamd, dat wol sizze, de wjerstân dy't troch ioanen tsjinkomt as se troch de membraanmikropoaren passe. De ohmske wjerstân fan it membraan is besibbe oan faktoaren lykas it type elektrolyt, it membraanmateriaal, porositeit en de mjitte fan tortuositeit fan 'e poar. De fêste-faze wjerstân op 'e elektroden omfettet de wjerstân fan' e aktive materiaal dieltsjes sels, de kontaktresistinsje tusken dieltsjes, de kontaktresistinsje tusken it aktive materiaal en it conductive ramt, en de som fan 'e wjerstannen fan 'e conductive framework, conductive busbars en terminals. Tidens ûntslach kin de gearstalling en morfology fan it aktive materiaal feroarje, wat resulteart yn signifikante feroaringen yn ferset. Om fêste-faseresistinsje te ferminderjen, wurde geleidende komponinten, lykas acetylene swart-grafyt, faak tafoege oan it aktive materiaal om de konduktiviteit te ferheegjen. De ohmske ynterne wjerstân fan in batterij is ek besibbe oan faktoaren lykas har grutte, gearstalling en struktuer. Hoe kompakter de gearstalling en hoe lytser de elektrodesafstand, hoe leger de ohmske ynterne wjerstân.
Polarisaasjeresistinsje (R) ferwiist nei de ynterne wjerstân generearre yn in gemyske krêftboarne fanwege polarisaasje by elektrogemyske reaksjes by de positive en negative elektroden. Polarisaasjeresistinsje omfettet de som fan wjerstannen feroarsake troch elektrogemyske polarisaasje en konsintraasjepolarisaasje. De omfang wurdt beynfloede troch de eigenskippen fan de aktive materialen, elektrodes struktuer, en batterij manufacturing proses, en is benammen nau besibbe oan de batterij syn operaasje steat. Dêrom feroaret de polarisaasjebestriding neffens fariaasjes yn ûntladingsmodus en ûntladingstiid.
Operating voltage
De wurkspanning fan in batterij, ek wol bekend as de loadspanning of ûntlaadspanning, ferwiist nei it potinsjele ferskil tusken de positive en negative terminals fan 'e batterij as stroom troch in eksterne sirkwy streamt. As stroom troch de batterij streamt, om de wjerstân te oerwinnen dy't feroarsake wurdt troch polarisaasjeferset en ohmske wjerstân, is de werklike mjitten wurkspanningswearde altyd leger dan de iepen-kringspanning ûnder gjin-load-betingsten.
As kin sjoen wurde út fergeliking (1.3), hoe grutter de ynterne wjerstân fan 'e batterij, hoe leger de wurkspanning fan' e batterij, en hoe lytser de werklike enerzjy útfier. Fansels moat de ynterne wjerstân fan 'e batterij sa lyts mooglik wêze.