daya gerak elektrik
◆Prestasi nyahcas bateri simpanan tenaga
Apabila litar luaran terbuka, bermakna tiada arus mengalir melalui bateri, perbezaan potensi antara elektrod positif dan negatif ditakrifkan sebagai daya gerak elektrik (EMF) bateri, biasanya dilambangkan dengan simbol E. Nilai EMF adalah salah satu penunjuk yang mencerminkan jumlah tenaga elektrik yangsistem bateriboleh keluaran. Menurut prinsip termodinamik, kita mempunyai...
Dalam formula, AG mewakili perubahan dalam tenaga bebas Gibbs; n mewakili nombor pemindahan elektron; E mewakili daya gerak elektrik sel; dan F mewakili pemalar Faraday.
Persamaan (1.2) menunjukkan bahawa magnitud daya gerak elektrik bateri bergantung terutamanya pada sifat sedia ada bahan yang terlibat dalam tindak balas kimia, keadaan tindak balas (seperti suhu) semasa operasi bateri, dan aktiviti bahan tindak balas dan produk, dan tidak dipengaruhi oleh geometri atau saiz bateri.
Voltan litar terbuka
Voltan litar-terbuka bagi bateri merujuk kepada perbezaan potensi antara terminal positif dan negatif apabila litar luaran diputuskan sambungan daripada bateri. Adalah penting untuk ambil perhatian bahawa kerana terminal positif dan negatif mungkin tidak mencapai keseimbangan termodinamik dalam larutan elektrolit, voltan litar-terbuka biasanya lebih rendah sedikit daripada daya gerak elektrik (EMF). EMF ialah nilai teori yang dikira berdasarkan formula termodinamik, manakala voltan litar-terbuka ialah nilai sebenar yang diperoleh melalui pengukuran percubaan langsung; kedua-duanya sangat dekat nilainya. Untuk menentukan voltan litar-terbuka dengan tepat, tiada arus harus mengalir melalui alat pengukur semasa proses pengukuran; voltmeter -rintangan tinggi biasanya digunakan untuk ujian ini.
Tambahan pula, konsep voltan nominal juga digunakan dalam penyelidikan pengeluaran. Voltan nominal ialah anggaran voltan bateri yang sesuai, juga dikenali sebagai voltan terkadar, dan digunakan untuk mengenal pasti jenis bateri. Contohnya, voltan litar-terbuka bagi bateri asid plumbum-hampir kepada 2.1V dan voltan nominalnya ditetapkan pada 2.0V; voltan nominal zink-bateri mangan ialah 1.5V; dan voltan nominal bateri nikel-kadmium dan-bateri hidrida logam nikel ialah 1.2V.
Rintangan dalaman
Rintangan dalaman bateri, biasanya dirujuk sebagai rintangan dalaman (Rdalaman), merujuk kepada rintangan yang dihadapi apabila arus mengalir melalui bateri. Rintangan dalaman ini terutamanya terdiri daripada dua bahagian: satu ialah rintangan dalaman ohmik yang disebabkan oleh sifat bahan itu sendiri; yang lain ialah rintangan dalaman polarisasi tambahan yang dihasilkan oleh fenomena polarisasi pada permukaan elektrod semasa tindak balas elektrokimia.
Rintangan ohmik (R0) dipengaruhi oleh ciri elektrolit, sifat membran, dan bahan elektrod. Rintangan ohmik larutan elektrolit berkait rapat dengan komposisi khusus, tahap kepekatan, dan suhu persekitaran. Secara amnya, kepekatan elektrolit untuk bateri dipilih dalam julat kekonduksian tertinggi. Rintangan yang disebabkan oleh mikropori membran kepada penghijrahan ion elektrolit dipanggil rintangan membran, iaitu rintangan yang dihadapi oleh ion semasa ia melalui mikropori membran. Rintangan ohmik membran berkaitan dengan faktor-faktor seperti jenis elektrolit, bahan membran, keliangan, dan tahap lilitan liang. Rintangan fasa pepejal-pada elektrod termasuk rintangan zarah bahan aktif itu sendiri, rintangan sentuhan antara zarah, rintangan sentuhan antara bahan aktif dan rangka kerja konduktif dan jumlah rintangan rangka kerja konduktif, bar bas pengalir dan terminal. Semasa pelepasan, komposisi dan morfologi bahan aktif mungkin berubah, mengakibatkan perubahan ketara dalam rintangan. Untuk mengurangkan{10}}rintangan fasa pepejal, komponen konduktif, seperti asetilena hitam-grafit, sering ditambahkan pada bahan aktif untuk meningkatkan kekonduksiannya. Rintangan dalaman ohmik bateri juga berkaitan dengan faktor seperti saiz, pemasangan dan strukturnya. Semakin padat pemasangan dan semakin kecil jarak elektrod, semakin rendah rintangan dalaman ohmik.
Rintangan polarisasi (R) merujuk kepada rintangan dalaman yang dihasilkan dalam sumber kuasa kimia akibat polarisasi semasa tindak balas elektrokimia pada elektrod positif dan negatif. Rintangan polarisasi termasuk jumlah rintangan yang disebabkan oleh polarisasi elektrokimia dan polarisasi kepekatan. Magnitudnya dipengaruhi oleh sifat bahan aktif, struktur elektrod, dan proses pembuatan bateri, dan amat berkait rapat dengan keadaan operasi bateri. Oleh itu, rintangan polarisasi berubah dengan sewajarnya dengan variasi dalam mod nyahcas dan masa nyahcas.
Voltan kendalian
Voltan pengendalian bateri, juga dikenali sebagai voltan beban atau voltan nyahcas, merujuk kepada perbezaan potensi antara terminal positif dan negatif bateri apabila arus mengalir melalui litar luaran. Apabila arus mengalir melalui bateri, untuk mengatasi rintangan yang disebabkan oleh rintangan polarisasi dan rintangan ohmik, nilai voltan kendalian yang diukur sebenar sentiasa lebih rendah daripada voltan litar-buka di bawah-keadaan beban.
Seperti yang dapat dilihat daripada persamaan (1.3), semakin besar rintangan dalaman bateri, semakin rendah voltan operasi bateri, dan semakin kecil output tenaga sebenar. Jelas sekali, rintangan dalaman bateri hendaklah sekecil mungkin.