електромоторна сила
◆Перформансе пражњења батерија за складиштење енергије
Када је спољашње коло отворено, што значи да струја не тече кроз батерију, разлика потенцијала између позитивне и негативне електроде се дефинише као електромоторна сила батерије (ЕМФ), која се обично означава симболом Е. Вредност ЕМФ је један од индикатора који одражава количину електричне енергије којусистем батеријамогу да излазе. По термодинамичким принципима имамо...
У формули, АГ представља промену Гибсове слободне енергије; н представља број преноса електрона; Е представља електромоторну силу ћелије; а Ф представља Фарадејеву константу.
Једначина (1.2) показује да величина електромоторне силе батерије углавном зависи од својстава супстанци укључених у хемијску реакцију, реакционих услова (као што је температура) током рада батерије и активности реактаната и производа, и на њу не утичу геометрија или величина батерије.
Напон отвореног кола
Напон{0}}отвореног кола батерије се односи на разлику потенцијала између позитивног и негативног терминала када се спољашње коло одвоји од батерије. Важно је напоменути да пошто позитивни и негативни терминали можда нису достигли термодинамичку равнотежу у раствору електролита, напон-отвореног кола је обично нешто нижи од његове електромоторне силе (ЕМФ). ЕМФ је теоријска вредност израчуната на основу термодинамичких формула, док је напон-отвореног кола стварна вредност добијена директним експерименталним мерењем; два су веома блиска по вредности. Да би се тачно одредио напон отвореног{6}}кола, струја не би требало да тече кроз мерни инструмент током процеса мерења; за овај тест се углавном користи-волтметар високог отпора.
Надаље, концепт називног напона се такође користи у производним истраживањима. Номинални напон је одговарајућа апроксимација напона батерије, такође познат као називни напон, и користи се за идентификацију типа батерије. На пример, напон-отвореног кола оловне-киселинске батерије је близу 2,1 В, а њен називни напон је подешен на 2,0 В; називни напон цинк-манган батерије је 1,5 В; а називни напон кадмијум-никл батерије и никл-метал-хидридне батерије је 1,2В.
Унутрашњи отпор
Унутрашњи отпор батерије, који се обично назива унутрашњи отпор (Рунутрашњег), односи се на отпор на који се наилази када струја тече кроз батерију. Овај унутрашњи отпор се углавном састоји од два дела: један је омски унутрашњи отпор узрокован својствима самог материјала; други је додатни поларизациони унутрашњи отпор генерисан феноменом поларизације на површини електроде током електрохемијске реакције.
Охмски отпор (Р0) на њега утичу карактеристике електролита, својства мембране и материјал електроде. Омски отпор раствора електролита је уско повезан са његовим специфичним саставом, нивоом концентрације и температуром околине. Генерално, концентрација електролита за батерије се бира унутар опсега највеће проводљивости. Отпор који изазивају мембранске микропоре на миграцију јона електролита назива се отпор мембране, тј. отпор на који наилазе јони док пролазе кроз микропоре мембране. Омски отпор мембране је повезан са факторима као што су тип електролита, материјал мембране, порозност и степен закривљености пора. Отпор чврсте-фазе на електродама укључује отпор самих честица активног материјала, контактни отпор између честица, контактни отпор између активног материјала и проводног оквира и збир отпора проводног оквира, проводних сабирница и терминала. Током пражњења, састав и морфологија активног материјала могу се променити, што резултира значајним променама отпорности. Да би се смањила отпорност на чврсту{10}}фазу, проводне компоненте, као што је ацетилен црни-графит, често се додају активном материјалу да би се повећала његова проводљивост. Охмски унутрашњи отпор батерије је такође повезан са факторима као што су њена величина, склоп и структура. Што је склоп компактнији и што је размак између електрода мањи, то је мањи унутрашњи отпор ома.
Поларизациони отпор (Р) се односи на унутрашњи отпор који се ствара у хемијском извору енергије услед поларизације током електрохемијских реакција на позитивним и негативним електродама. Отпор поларизације обухвата збир отпора изазваних електрохемијском поларизацијом и концентрацијском поларизацијом. На њену величину утичу својства активних материјала, структура електроде и процес производње батерије, а посебно је блиско повезан са радним стањем батерије. Због тога се отпор поларизације мења у складу са варијацијама у режиму пражњења и времену пражњења.
Радни напон
Радни напон батерије, такође познат као напон оптерећења или напон пражњења, односи се на разлику потенцијала између позитивних и негативних терминала батерије када струја тече кроз спољашње коло. Када струја тече кроз батерију, да би се савладао отпор изазван поларизационим отпором и омским отпором, стварна измерена вредност радног напона је увек нижа од напона отвореног-напона без-оптерећења.
Као што се може видети из једначине (1.3), што је већи унутрашњи отпор батерије, то је нижи радни напон батерије, а стварна излазна енергија је мања. Очигледно, унутрашњи отпор батерије треба да буде што мањи.