Sasia e energjisë elektrike që një bateri mund të lëshojë në kushte të caktuara shkarkimi quhet kapaciteti i baterisë, i shënuar me simbolin C. Njësia e saj zakonisht shprehet si A·h ose mA·h.
1. Kapaciteti teorik (C0)
Kapaciteti teorik është sasia e energjisë elektrike që mund të sigurojë një bateri duke supozuar se të gjitha materialet aktive marrin pjesë në reagimin e formimit të rrjedhës-. Kapaciteti teorik mund të llogaritet me saktësi duke përdorur sasinë e materialit aktiv të përdorur në ekuacionin e reaksionit të baterisë, bazuar në ekuivalentin elektrokimik të materialit aktiv të llogaritur sipas ligjit të Faradeit.
Ligji i Faradeit thotë se kur një rrymë elektrike kalon nëpër një zgjidhje elektrolite, sasia e substancës që i nënshtrohet një reaksioni kimik në elektroda është drejtpërdrejt proporcionale me sasinë e energjisë elektrike që kalon. Matematikisht, kjo mund të shprehet si...
Ligji i Faradeit thotë se kur një rrymë elektrike kalon nëpër një zgjidhje elektrolite, sasia e substancës që i nënshtrohet një reaksioni kimik në elektrodë është drejtpërdrejt proporcionale me sasinë e energjisë elektrike që kalon. Matematikisht, kjo shprehet si:
Ku Q është sasia e energjisë elektrike që kalon përmes reaksionit të elektrodës (A·h);
m është masa e substancës aktive që reagon (g);
M është masa molare e substancës aktive (g/mol);
F është konstanta e Faradeit, afërsisht 96500 C/mol ose 26.8 A·h/mol.
Ekuacioni (2-6) mund të kuptohet edhe si sasia e elektricitetit Q të çliruar pas reaksionit të plotë të një lënde aktive me masë m. Sasia e elektricitetit Q është kapaciteti teorik (C₀) i substancës aktive në elektrodë, që përfaqëson sasinë e elektricitetit të çliruar kur substanca aktive me masë m merr pjesë plotësisht në reaksion.
Prandaj, ekuacioni (2-6) mund të shkruhet edhe si:
Në formulë, K përfaqëson ekuivalentin elektrokimik të materialit aktiv, K=M / 26,8 [g/(A·h)], që i referohet masës së materialit aktiv që kërkohet për të marrë 1 A·h ngarkesë. Formula (2-7) është formula për llogaritjen e kapacitetit teorik të materialeve aktive të elektrodës. Ekuivalentët elektrokimikë të materialeve aktive të elektrodave të përdorura zakonisht janë paraqitur në Tabelën 2-2. Ekuivalenti elektrokimik mund të përdoret për të krahasuar kapacitetin specifik teorik të materialeve të elektrodës.
Tabela 2-2 Ekuivalentët elektrokimikë të materialeve aktive të elektrodave të përdorura zakonisht
| Substanca aktive | Masa molare/(g/mol) | Numri i elektroneve të krijuara në reaksion (n) | Ekuivalenti elektrokimik [g/(A·h)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| Li | 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. Kapaciteti i vlerësuar (C₀)
Kapaciteti i vlerësuar është kapaciteti minimal që duhet të shkarkojë një bateri në kushte të caktuara shkarkimi (siç janë temperatura, shkalla e shkarkimit dhe voltazhi i përfundimit) siç përcaktohet nga standardet kombëtare ose përkatëse të departamentit.
3. Kapaciteti aktual (C)
Gjatë shkarkimit të rrymës së ndryshueshme
Në formulë, I--përfaqëson rrymën e shkarkimit, një funksion i kohës së shkarkimit t;
T--përfaqëson kohën nga shkarkimi deri në tensionin e përfundimit.
Për shkak të rezistencës së brendshme dhe faktorëve të tjerë, materiali aktiv nuk mund të përdoret plotësisht; domethënë, shkalla e përdorimit të materialit aktiv është gjithmonë më e vogël se 1. Prandaj, kapaciteti aktual dhe kapaciteti i vlerësuar i një burimi të energjisë kimike janë gjithmonë më të ulëta se kapaciteti teorik. Shkalla e përdorimit të materialit aktiv përcaktohet si...
ku m është masa e materialit aktiv;
m1 është masa e materialit aktiv të konsumuar kur lirohet kapaciteti aktual.
Kapaciteti aktual i një baterie është i lidhur ngushtë me rrymën e shkarkimit. Gjatë shkarkimit të rrymës së lartë, polarizimi i elektrodës rritet, rezistenca e brendshme rritet, voltazhi i shkarkimit bie me shpejtësi dhe efikasiteti i energjisë i baterisë zvogëlohet, duke rezultuar në një kapacitet më të ulët aktual të çliruar. Anasjelltas, në kushtet e shkarkimit me shpejtësi të ulët-voltazhi i shkarkimit bie ngadalë dhe kapaciteti aktual i lëshuar nga bateria është shpesh më i lartë se kapaciteti i vlerësuar.
4. Kapaciteti i mbetur
Kapaciteti i mbetur i referohet kapacitetit të përdorshëm që mbetet pasi bateria të jetë shkarkuar me një shkallë të caktuar shkarkimi. Vlerësimi dhe llogaritja e kapacitetit të mbetur ndikohet nga faktorë të tillë si shkalla e shkarkimit dhe koha e shkarkimit gjatë përdorimit fillestar të baterisë, si dhe shkalla e vjetërimit të baterisë dhe mjedisi i aplikimit, duke e bërë disi të vështirë vlerësimin e saktë.
5. n-Kapaciteti i tarifës së orës
Kapaciteti n-orësh i referohet sasisë së energjisë elektrike të lëshuar nga një bateri plotësisht e ngarkuar kur shkarkohet me një rrymë shkarkimi n-orëshe derisa të arrihet tensioni i caktuar i përfundimit.
6. Kapaciteti i përdorshëm
Kapaciteti i përdorshëm i referohet sasisë së energjisë elektrike të lëshuar nga një bateri plotësisht e ngarkuar në kushte të caktuara.
