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Parámetros principales de rendimiento de la batería
- Jul 24, 2018 -

El rendimiento principal de la batería incluye fuerza electromotriz, capacidad nominal, voltaje nominal, voltaje de circuito abierto, resistencia interna, tasa de carga y descarga, impedancia, vida útil y tasa de autodescarga.

 

Fuerza electromotriz

 

La fuerza electromotriz es la diferencia entre los potenciales de electrodo de equilibrio de los dos electrodos. Tomando como ejemplo una batería de plomo-ácido, E = Ф + 0- + -0 + RT / F * In ( α H2SO4 / α H2O).

 

Del cual: E-fuerza electromotriz

 

Ф +0 - potencial de electrodo estándar positivo, que es 1.690

 

Ф -0 - Potencial de electrodo estándar negativo, el valor es -0.356

 

R - constante de gas general, que es 8.314

 

T - temperatura, relacionada con la temperatura a la que se coloca la batería

 

F - Constante de Faraday, que es 96500

 

α H2SO4 - la actividad del ácido sulfúrico, relacionada con la concentración de ácido sulfúrico

 

α H2O - la actividad del agua, relacionada con la concentración de ácido sulfúrico

 

Como se puede ver en la fórmula anterior, la fuerza electromotriz estándar de la batería de plomo-ácido es 1.690 - (- 0.0.356) = 2.046V, por lo que el voltaje nominal de la batería es de 2V. La fuerza electromotriz de una batería de plomo está relacionada con la temperatura y la concentración de ácido sulfúrico.

Capacidad nominal

 

Bajo las condiciones especificadas por el diseño (como temperatura, tasa de descarga, voltaje de terminación, etc.), la capacidad mínima que la batería debería poder descargar, en amperios-horas, se indica con el símbolo C. La capacidad es grande afectada por la tasa de descarga, por lo que la tasa de descarga a menudo se indica con números arábigos en la esquina inferior derecha de la letra C, como C20 = 50, que indica una capacidad de 50 amperios por hora a una velocidad de 20 en punto. La capacidad teórica de la batería puede determinarse con precisión a partir de la cantidad del material activo del electrodo en la fórmula de reacción de la batería y el equivalente electroquímico del material activo calculado según la ley de Faraday. Debido a las reacciones secundarias que pueden ocurrir en la batería y las necesidades especiales del diseño, la capacidad real de la batería suele ser inferior a la capacidad teórica.

Voltaje nominal

 

El voltaje de funcionamiento típico de una batería a temperatura ambiente, también conocido como voltaje nominal. Es una referencia cuando se usan diferentes tipos de baterías. El voltaje de funcionamiento real de la batería variará según las condiciones de uso. El voltaje de circuito abierto de la batería es igual a la diferencia entre los potenciales de electrodos balanceados de los electrodos positivo y negativo. Solo está relacionado con el tipo de material activo del electrodo, independientemente de la cantidad de sustancia activa. El voltaje de la batería es esencialmente un voltaje de CC, pero bajo ciertas condiciones especiales, el cambio de fase del cristal de metal o alguna película de formación de fase causada por la reacción del electrodo provoca una ligera fluctuación de la tensión. Este fenómeno se llama ruido. La amplitud de la fluctuación es pequeña pero el rango de frecuencia es muy amplio, por lo que se puede distinguir del ruido autoexcitado en el circuito.

 

Abra el circuito de voltaje

 

La tensión del terminal de la batería en estado abierto se denomina voltaje de circuito abierto. El voltaje de circuito abierto de la batería es igual a la diferencia entre el potencial positivo del electrodo de la batería y el potencial del electrodo negativo cuando la batería está abierta (es decir, cuando no fluye corriente a través de los dos polos). La tensión de circuito abierto de la batería se expresa por V, es decir, V on = Ф + - Ф -, donde Ф +, Ф - son los potenciales de electrodo positivo y negativo de la batería, respectivamente. El voltaje de circuito abierto de una batería generalmente es menor que su fuerza electromotriz. Esto se debe a que el potencial del electrodo establecido por los dos polos de la batería en la solución de electrolito no suele ser el potencial de electrodo de equilibrio sino el potencial estable del electrodo. Generalmente, se puede aproximar que el voltaje de circuito abierto de la batería es la fuerza electromotriz de la batería.

Resistencia interna

 

La resistencia interna de la batería se refiere a la resistencia que se recibe cuando la corriente pasa por el interior de la batería. Incluye resistencia interna óhmica y resistencia interna de polarización, y la resistencia interna de polarización incluye la resistencia interna de polarización electroquímica y la resistencia interna de polarización de concentración. Debido a la resistencia interna, el voltaje de funcionamiento de la batería es siempre menor que la fuerza electromotriz de la batería o voltaje de circuito abierto. La resistencia interna de la batería no es constante y cambia con el tiempo (gradualmente grande) durante la carga y descarga, ya que la composición del material activo, la concentración y la temperatura del electrolito cambian constantemente. La resistencia interna óhmica sigue la ley de Ohm, y la resistencia interna de polarización aumenta al aumentar la densidad de corriente, pero no es lineal. A menudo aumenta a medida que aumenta la densidad de corriente.

 

La resistencia interna es un indicador importante para determinar el rendimiento de la batería. Afecta directamente al voltaje de operación, la corriente de operación, la energía de salida y la potencia de la batería. Para las baterías, la resistencia interna es lo más pequeña posible.

 

Impedancia

 

La batería tiene una gran área de interfaz electrodo-electrolito, por lo que la batería puede ser equivalente a un circuito en serie de una capacitancia grande y una pequeña resistencia e inductancia. Sin embargo, la situación real es mucho más complicada, especialmente la impedancia de la batería varía con el tiempo y el nivel de CC, y la impedancia medida solo es válida para un estado de medición específico.

 

Tasa de carga y descarga

 

Algunas veces hay dos representaciones de ritmo y magnificación. La tasa de tiempo es la tasa de carga y descarga expresada por el tiempo de carga y descarga, y es numéricamente igual al número de horas obtenidas al dividir la capacidad nominal (A · h) de la batería por la carga predeterminada y la corriente de descarga (A) . El aumento es otra representación de la tasa de carga y descarga, cuyo valor es el recíproco de la tasa de tiempo. La velocidad de descarga de la batería primaria se expresa como el tiempo para descargar a la tensión de terminación a través de una cierta resistencia fija. La tasa de descarga tiene un gran impacto en el rendimiento de la batería.

 

 

Esperanza de vida

La vida de almacenamiento se refiere al tiempo máximo permitido para almacenar entre el momento en que se fabrica la batería y el momento en que se usa. El término total que incluye el período de almacenamiento y el período de uso se denomina fecha de vencimiento de la batería. La vida útil de la batería de almacenamiento se divide en una vida de almacenamiento en seco y una vida de almacenamiento en húmedo. La vida útil del ciclo es la cantidad máxima de ciclos de carga y descarga que la batería puede alcanzar bajo las condiciones especificadas. El sistema de prueba de ciclo de carga y descarga debe especificarse en el ciclo de vida especificado, incluyendo la tasa de carga y descarga, la profundidad de descarga y el rango de temperatura ambiente.

Tasa de autodescarga

 

La velocidad a la que la batería pierde su capacidad durante el almacenamiento. La capacidad perdida por la autodescarga en el tiempo de almacenamiento de la unidad se expresa como un porcentaje de la capacidad antes del almacenamiento.


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