Eitt av týdningarmestu avrikiseginleikunum hjáorkugoymslubattaríer teirra útláts avrik. Fyri at eyðkenna útløðingaratferðina hjá battarínum undir ymiskum umstøðum, er neyðugt at máta útløðingarkurvuna hjá battarínum, sum vanliga er ein kurva, sum vísir broytingina av útløðingarspenninginum yvir tíð. Ymiskar útlátsviðurskifti eru eyðkend av útlátsstrategium, og ymiskar útlátsstrategiir fara at hava við sær ymiskar útlátskurvur. Útløðingarstrategiir fevna vanliga um útløðingarhátt, útløðingarstreym, endaspenning og umhvørvishita.
Útlátsháttur
Tað eru tríggir mátar, eitt battarí kann løða: støðug streymløðing, støðug mótstøðuløðing og støðug streymløðing. Vanligar útløðingarkurvur eru vístar á mynd 1-5, sum lýsir broytingarnar í útløðingarstreymi, spenningi og effekt yvir útløðingartíð undir hesum trimum útløðingarháttum.
Undir støðugari-mótstøðuútløðing minkar virkisspenningurin og útløðistreymurin hjá battarínum stigvíst við tíðini. Somuleiðis minkar rakstrarspenningurin eisini undir støðugari-streymútløðing, so hvørt sum útløðingargongdin heldur fram. Hendan minkingin í rakstrarspenninginum við longri útløðingartíð stendst av øktu innanhýsis mótstøðuni í battarínum. Harumframt gerst støðug-streymútløðing meira útbreidd við vaksandi nýtsluni av battaríorku í elverktøkum, el-akførum og øðrum forritum. Undir støðugari-streymútløðing minkar battaríspenningurin áhaldandi, meðan útløðingarstreymurin áhaldandi økist, so hvørt sum útløðingin gongur framá.
Útløðingarstreymur
Undir battarívirksemi verður streymurin, sum tað gevur út, nevndur útløðingarstreymur. Útløðingarstreymurin verður eisini vanliga nevndur útløðingarstøðið, og verður ofta lýstur við at brúka tímastøðið (eisini kendur sum tímastøðið) og multiplikatorin.
Útløðingartíðin vísir til ferðina, sum eitt battarí løðir við, mált í útløðingartíð. Serliga er tað tíðin, sum krevst fyri at sleppa kapasitetinum í battarínum fult út við at brúka ein ávísan útløðingarstreym, sum vanliga verður lýstur í tímum (h). Til dømis er fyri eitt battarí við einum nominellari kapasiteti uppá 10 amp-tímar (A·h), um tað verður løtt við einum streymi uppá 2A, samsvarandi útløðingartíðin 5 tímar (10A·h/2A=5t), sum merkir, at battaríið løðir við einum 5 tíma ferð.
Útløðingarstig vísir til núverandi virðið, sum verður lýst sum eitt margfald av nominellu kapasitetinum hjá battarínum, tá full kapasiteturin í battarínum er fult útloystur innan eina ávísa tíð. Til dømis merkir 2C útløðing, at útløðistreymurin er tvífalt so stórur sum nominella kapasiteturin hjá battarínum, vanliga umboðaður við 2C (har C umboðar nominellu kapasitetin hjá battarínum). Fyri eitt battarí við einum nominellari kapasiteti á 10A·h merkir 2C útløðing (her er eitt dimensiónsmál, t.e., at eindirnar av kapasiteti og streymi eru ikki tær somu, men hetta er ein vanlig nýtsla, so tað verður ikki broytt) at útløðing streymurin er 2 x 10=20 (A), svarandi til eina útløðing ra5h . Ymisk sløg og snið av battaríum hava ymiskar tilpassingarførleikar til útløðingarviðurskifti: summi eru meira hóskandi til lág-streymsløðing, meðan onnur klára seg betur við høgum streymi. Yvirhøvur verða útlátsstig minni enn ella javnbjóðis 0,5C nevnd lágstig; tey millum 0,5C og 3,5C verða nevnd miðal ferðir; tey millum 3,5C og 7C verða nevnd høg stig; og tey, sum fara upp um 7C, verða nevnd ultra-høgur ferðir.
Endaspenningur
Undir battaríútløðing er byrjunarspenningsvirðið definerað sum byrjanarrakstrarspenningurin; tá spenningurin fellur til eitt mark, har víðari útløðing ikki longur er hóskandi, verður hetta spenningspunktið kallað endaspenningurin. Serliga virðið á hesi endaspenning verður vanliga sett av royndarfólkinum út frá veruligum royndarkrøvum og royndum fyrr.
Setta endaspenningurin er ymiskur alt eftir ymisku útløðingarviðurskiftunum og teirra ávirkan á battaríkapasitet og livitíð. Lægri endaspenningar verða vanliga nýttar í umhvørvum við lágum-hita ella undir høgum-streymsútløðingarviðurskiftum, meðan hægri endaspenningar vanliga verða settar undir lágum-streymsútløðingarviðurskiftum. Hetta er tí, at polariseringin millum battaríelektrodurnar økist munandi undir lágum-hita ella høgari-streymútløðing, og tað førir til ófullfíggjaða nýtslu av virknum tilfari og skjótari spenningsfall. Tí hjálpir tað at lækka endaspenningin á hóskandi hátt til at sleppa meira orku. Umvent, tá ið nýtt verður við lágari-streymsløðing, verða virknu komponentarnir í battarínum nýttir meira fult út. Í hesum føri kann tað við at økja um endaspenningin fyri at avmarka djúpa útløðing í roynd og veru leingja um samlaðu battarílívstíðina.
Umhvørvishiti
Sum víst á mynd 1-6 hevur umhvørvishitin stóra ávirkan á útlátskurvuna. Við hægri hita vísir útlátskurvan eina lutfalsliga blíða gongd; men so hvørt sum hitin minkar, gerst henda broyting alt meira ógvuslig. Grundleggjandi orsøkin er, at við lágum hita minkar flytingartíðin hjá ionum, og tað førir til eina øking í ohmisku innanhýsis mótstøðuni. Í ekstremum førum kann elektrolytturin frysta, um hitin er ov lágur, og harvið forða fyri vanligu útløðingargongdini í battarínum. Harumframt verða elektrokemisk polarisering og konsentratiónspolarisering samsvarandi økt við lægri hita, og tað økir um niðurbrótingartíðina í útlátskurvuni enn meira.
Mynd 1-6 Útløðingarkurvur av blýsýrubattaríum við ymiskum umhvørvishita
Kapasitetur og ávísur kapasitetur .
Battaríkapasitetur vísir til nøgdina av streymi, sum kann fáast úr einum battaríi undir ávísum útløðingarviðurskiftum. Eindin verður vanliga lýst sum ampere-tími (Ah). Alt eftir veruligu støðuni kann battaríkapasiteturin býtast víðari sundur í teoretiskan kapasitet, veruligan kapasitet og nominella kapasitet.
Teoretiskur kapasitetur (Co) vísir til nøgdina av streymi, sum kann veitast undir hugsjónarligum umstøðum, tá virkna tilfarið fult og heilt luttekur í elektrokemisku reaktiónini hjá battarínum. Hetta virðið er roknað út frá massuni á virkna tilfarinum, eftir Faradays lóg. Faradays lóg sigur, at tað er eitt beinleiðis lutfalsligt samband millum massuna á tilfarinum, sum luttekur í reaktiónini við elektroduna, og nøgdina av løðing, sum tað flytur; tá 1 mol av virknum tilfari luttekur í elektrokemisku tilgongdini hjá battarínum, kann tað sleppa eina løðing, sum svarar til 26,8 A·h ella 1 farad (F). Tí er fylgjandi útrokningarfrymlur til:
Í frymlinum er m massan á virkna evninum, tá tað reagerar heilt; n er talið av elektronum, sum eru fingnar ella mistar undir streymreaktiónini; og M er molmassin á virkna evninum.
Í frymlinum verður K nevnt elektrokemiska javnvirðið av virkna evninum.
Sum víst í líkning (1.5) er teoretiska kapasiteturin hjá eini elektrodu tengdur at massuni á virkna tilfarinum og elektrokemiska javnvirðinum. Við somu massu av virknum tilfari er jú minni elektrokemiska javnvirðið, jú størri er teoretiski kapasiteturin. Elektrokemisku javnvirðini hjá nøkrum elektrodutilfari eru víst í talvu 1-3.
Talva 1-3 Elektrokemisk javnvirði av nøkrum elektrodutilfari
| Negativt elektrodutilfar | Tættleiki (g/cm3) | Serligur kapasitetur (mA·t/g) | Positivt elektrodutilfar | Tættleiki (g/cm3) | Serligur kapasitetur (mA·t/g) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂ | - | 0.037 | O₂ | - | 0.30 |
| Li | 0.534 | 0.259 | SOCl2 | 1.63 | 2.22 |
| Mg | 0.74 | 0.454 | Síðan | 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 |
| (Lí) Kl2 | 2.25 | 2.68 | PbO2 | 9.3 | 4.45 |
| Pb | 11.34 | 3.87 | I₂ | 4.94 | 4.73 |
Harumframt verða hugtøkini veruligur kapasitetur og nominella kapasitetur ofta nýtt. Veruligur kapasitetur vísir til samlaðu nøgdina av streymi, sum eitt battarí kann veita undir ávísum útløðingarviðurskiftum. Veruligur kapasitetur er ikki bert avmarkaður av teoretiska hámarksvirðinum men eisini av teimum serligu útlátsviðurskiftunum.
Nominell kapasitetur er harafturímóti eitt standardsett til battaríið undir sniðgevingini og framleiðsluni; tað vil siga tann minsta útgangskapasiteturin, sum battaríið skal náa undir ávísum útløðingarviðurskiftum, eisini nevndur nominell kapasitetur.
Tá ið samanborið verður við ymisk sløg av battaríum innan somu røð, verður vanliga serligur kapasitetur nýttur til meting. Serliga vísir serligur kapasitetur til nøgdina av streymi, sum eitt battarí kann geva fyri hvørja eind av massu ella rúmd, t.e. Tað er umráðandi at leggja til merkis, at tá ið massa og rúmd á einum battaríi verður roknað út, umframt at hugsa um elektrodutilfarið og elektrolytið, skulu eisini aðrir partar av battarínum takast við, so sum hølið, skiljarin og tilhoyrandi leiðandi partar. Serliga fyri goymslubattarí og brennievnisfrumur fevnir samlaði massan og rúmdin eisini um alla neyðuga hjálparútgerð, so sum tangar til goymslu av vætu, aktiveringstól (til goymslubattarí), ella virkin tilfarsgoymslu- og veitingarskipanir, stýrisskipanir, hitaeindir o.s.fr. (til brennievnisfrumur).
Við at innføra hugtakið serligur kapasitetur, kunnu vit samanbera avrikið hjá battaríum av ymiskum sløgum og støddum. Battaríkapasiteturin er býttur upp í teoretiskan kapasitet og veruligan kapasitet; samsvarandi hevur serligur førleiki eisini teoretisk og faktisk viðurskifti.
Orka og serlig orka .
Battaríorka vísir til samlaðu el-orkuútflutningin hjá battarínum, tá ið arbeiði verður gjørt undir ávísum útløðingarviðurskiftum, sum vanliga verður lýst í watt-tímum (W·h). Battaríorka hevur eisini eina teoretiska orku og eina veruliga orku.
Um vit ganga út frá, at battaríið heldur seg í javnvág undir útløðing, og at útløðingarspenningurin er støðugur javnur við elektromotorisku kraftina, og eisini um alt virkið evni luttekur í evnafrøðiligu reaktiónini, so skal orkan, sum battaríið veitir, vera javnbjóðis teoretisku hámarksorkuni Wo.
Teoretiska orkan í einum battaríi er tað mesta ikki--rúmdararbeiðið, sum battaríið ger undir støðugum hita, støðugum trýsti og afturvendandi útløðingarviðurskiftum.
Verulig orka (W) vísir til orkuna, sum eitt battarí í roynd og veru veitir undir ávísum útløðingarviðurskiftum. Tað er talgilt avleitt við at falda sjálva kapasitetin við miðal rakstrarspenninginum. Av tí at virkna tilfarið inni í battarínum ikki kann nýtast til fulnar, og rakstrarspenningurin vanliga er lægri enn teoretiska elektromotiva kraftin, er veruliga orkan altíð minni enn teoretiska orkan.
Serlig orka vísir til orkuna, sum eitt battarí gevur út fyri hvørja eind av massu ella eind av rúmd. Orkuútflutningurin fyri hvørja eind av massu av battaríi er defineraður sum massuspesifikk orka, vanliga máld í watt-tímum fyri hvørt kilo (Wh/kg). Orkuútflutningurin fyri hvørja eind av rúmd av battaríi er defineraður sum rúmdarserlig orka, vanliga lýst í watt-tímum fyri hvønn litur (Wh/L). Harumframt kann hugtakið serlig orka undirbýtast víðari í teoretiska (W) og faktiska (W), har teoretisk massaserlig orka kann roknast við líkning (1.9):
Í frymlinum er K+ elektrokemiska javnvirðið av positiva elektrodutilfarinum; K- er elektrokemiska javnvirðið av negativa elektrodutilfarinum; og E er battarí-elektromotoriska kraftin.
Vald og serlig vald .
Battaríorka vísir til orkuútflutningin hjá einum battaríi fyri hvørja tíðareind undir ávísum útløðingarviðurskiftum, og mátieindin hjá tí er watt (W) ella kilowatt (kW). Tá hugsað verður um hesa útgangskraft í mun til massu ella rúmd á battarínum, fæst hugtakið serlig kraft. Serliga mátar massaspesifikk effekt, hvussu nógv watt av effekt ein eindarmassa av battaríi kann geva, og eindin hjá henni er W/kg; meðan rúmdarserlig effekt endurspegla effektina, sum ein eindarrúmd av battaríi framleiðir, og tilsvarandi eindin er W/L.
Effekt og serlig effekt vísa útløðingartíðina á einum battaríi. Størri battaríorka merkir, at battaríið kann løðast við høgum streymi ella høgum ferðslutali. Til dømis kann eitt sink-silvurbattarí fáa eina ávísa effekt uppá yvir 100 W/kg, tá tað verður løtt við miðal streymtøttleika, sum vísir lága innanhýsis mótstøðu og góða høga-rate útløðing. Harímóti kann eitt sink-mangan turrkyknubattarí bert fáa eina ávísa effekt uppá 10 W/kg, tá tað virkar við lágum streymtøttleika, sum vísir høga innanhýsis mótstøðu og vánaliga høga-rate útløðing. Líkt og battaríorka hevur kraft eisini teoretiskan kraft og veruliga kraft.
Teoretiska kraftin í einum battaríi kann lýsast sum:
Í frymlinum er t tíð; Co er teoretiska kapasiteturin í battarínum; og eg er streymurin.
Sjálv orkan á battarínum skal vera:
Í frymlinum havi eg2R umboðar orkuna, sum innanhýsis mótstøðan í battarínum brúkar. Hendan kraftin er ónýtilig fyri álagdu byrðuna; tað verður í høvuðsheitum umgjørt til hitaorku og latið út sum hiti.
Rúkklulív
Fyri battarí er ringrásarlívið, ella nýtsluringrásin, ein av lyklaindikatorunum til at meta um battarívirksemið. Hvør fullfíggjað løðing-útløðingrás verður mett sum eitt tíðarskeið fyri eitt battarí.
Undir ávísum løðing-útløðingarviðurskiftum er talið av ringrásum, sum eitt battarí kann tola, áðrenn kapasiteturin fellur til eitt ávíst ávíst virði, definerað sum ringrásarlívstíðin ella nýtsluringrásin. Jú longri ringrásartíðin er, jú betri er ringrásarvirknið hjá battarínum.Ymisk sløg av battaríum vísa ymiskar ringrásarlívstíðir; til dømis kunnu nikkel-kadmiumbattarí náa túsundtals ringrásir, meðan sink-silvurbattarí hava lutfalsliga færri ringrásir, summi enntá minni enn hundrað. Vert er at leggja til merkis, at sjálvt battarí av sama slag kunnu hava ymiskar ringrásarlívstíðir orsakað av ymiskum innanhýsis bygnaði.
Ringrásarlívið hjá einum battaríi er ávirkað av ymiskum viðurskiftum. Umframt rætta nýtslu og viðlíkahald eru hesi lyklaviðurskifti eisini galdandi: 1 Undir løðing-útløðingarringrásum minkar yvirflataøkið á virkna tilfarinum stigvíst, og tað førir til økta virkisstreymstøttleika og intensiveraða polarisering; Virknir partar á elektrodunum kunnu loysa seg ella flytast; Undir battarívirksemi kunnu nøkur elektrodutilfar verða týnd; Dendritar, sum verða myndaðir á elektrodunum undir súkkling, kunnu elva til stuttstreym inni í battarínum; Skiljarin kann fáa skaða; Kristallformologin hjá virkna tilfarinum broytist undir endurtøkum av løðing-útlátsringrásum, og harvið minkar virksemið hjá tí.
Goymsluúrslit
Battarígoymsluúrslitið vísir til, hvussu nógv natúrligt orkutap er í battarínum, tá tað er í opnum-rástilstandi undir ávísum umhvørvisligum umstøðum (so sum hita og vætu). Hetta fyribrigdið er eisini kent sum sjálv-útlát. Um lutfallið av orkutapi undir goymslu er lítið, vísir tað, at battaríið hevur framúr goymsluúrslit.
Tá eitt battarí er í opnum-rástilstandi, hóast tað ikki veitir el-orku úteftir, fer tað framvegis undir eina sjálv-løðing. Hetta fyribrigdið stendst í høvuðsheitum av termodynamiska óstabilitetinum hjá elektrodunum í elektrolytumhvørvinum, sum førir til sjálvfylgjandi redox-reaktiónir millum elektrodurnar. Sjálvt undir turrum umstøðum, um tættingin ikki er nóg tætt, kann infiltratiónin av ytri viðurskiftum sum luft ella vætu framvegis elva til eina sjálv-løðingseffekt inni í battarínum.
Sjálv-útløðingartíðin kann eisini lýsast sum talið av døgum, sum tað tekur, áðrenn kapasiteturin í battarínum minkar til eitt ávíst virði, tá tað verður goymt, kent sum haldføri.Tað eru turr haldføri og bleyt haldføri. Til dømis kann eitt goymslubattarí, uttan at leggja elektrolytt í áðrenn nýtslu, goymast leingi; eitt slíkt battarí kann hava langa turrhaldstíð. Goymsla við elektrolyti eitur bleyt goymsla; bleyt goymsla førir til eina sterkari sjálv-útlátsvirknað og eina lutfalsliga styttri bleyta haldføri. Til dømis kann eitt sink-silvurbattarí hava eina turra haldføri uppá 5–8 ár, meðan bleyta haldførið vanliga bert er nakrar fáar mánaðir.