forza elettromotrice
◆Prestazione di scaricamentu di e batterie di almacenamiento d'energia
Quandu u circuitu esternu hè apertu, vale à dì chì nisuna corrente ùn passa per a bateria, a diferenza potenziale trà l'elettrodi pusitivi è negativi hè definita cum'è a forza elettromotrice (EMF) di a bateria, generalmente denotata da u simbulu E. U valore di l'EMF hè unu di l'indicatori chì riflette a quantità di energia elettrica chì l'electrode.sistema di batteriepò pruduce. Sicondu i principii termodinamici, avemu...
In a formula, AG rapprisenta u cambiamentu in l'energia libera di Gibbs; n rapprisenta u numeru di trasferimentu elettroni; E rapprisenta a forza elettromotrice di a cellula; è F rapprisenta a constante di Faraday.
L'equazione (1.2) mostra chì a magnitudine di a forza elettromotrice di a batteria dipende principalmente da e proprietà intrinseche di e sustanzi implicati in a reazzione chimica, e cundizioni di reazione (cum'è a temperatura) durante l'operazione di a batteria, è l'attività di i reactanti è i prudutti, è ùn hè micca affettata da a geometria o a dimensione di a bateria.
Tensione di circuitu apertu
A tensione di circuitu apertu -di una bateria si riferisce à a diferenza potenziale trà i terminali pusitivi è negativi quandu u circuitu esternu hè disconnected from the battery. Hè impurtante di nutà chì, perchè i terminali pusitivi è negativi ùn anu micca righjuntu l'equilibriu termodinamicu in a suluzione elettrolitica, a tensione di u circuitu apertu - hè di solitu ligeramente più bassu di a so forza elettromotrice (EMF). L'EMF hè un valore teoricu calculatu basatu nantu à e formule termodinamiche, mentri a tensione di circuitu apertu - hè un valore attuale ottenutu per mezu di a misurazione sperimentale diretta; i dui sò assai vicini in valore. Per determinà accuratamente a tensione di u circuitu apertu -, nisuna corrente ùn deve passà per u strumentu di misurazione durante u prucessu di misurazione; un voltmetru di alta -resistenza hè generalmente utilizatu per sta prova.
Inoltre, u cuncettu di tensione nominale hè ancu utilizatu in a ricerca di produzzione. A tensione nominale hè una apprussimazione apprupriata di a tensione di una batteria, cunnisciuta ancu com'è tensione nominale, è hè aduprata per identificà u tipu di batteria. Per esempiu, a tensione di circuitu apertu -di una batteria di piombo-acidu hè vicinu à 2.1V, è a so tensione nominale hè stabilita à 2.0V; a tensione nominale di una bateria di zincu -manganese hè 1.5V; è a tensione nominale di una batteria di cadmiu-nichel è una batteria di nichel-idruru metallicu hè 1.2V.
Resistenza interna
A resistenza interna di una bateria, comunmente chjamata resistenza interna (Rinternu), si riferisce à a resistenza scontru quandu u currente passa per a bateria. Sta resistenza interna hè custituita principalmente di dui parti: unu hè a resistenza interna ohmica causata da e proprietà di u materiale stessu; l'altru hè a resistenza interna di polarizazione addiziale generata da u fenomenu di polarizazione nantu à a superficia di l'elettrodu durante a reazzione elettrochimica.
A resistenza ohmica (R0) hè affettatu da e caratteristiche di l'elettroliti, e proprietà di a membrana è u materiale di l'elettrodu. A resistenza ohmica di una suluzione elettrolitica hè strettamente ligata à a so cumpusizioni specifica, u livellu di cuncentrazione è a temperatura ambientale. In generale, a cuncentrazione di l'elettroliti per e batterie hè sceltu in u intervalu di a più alta conduttività. A resistenza causata da i micropori di a membrana à a migrazione di i ioni elettroliti hè chjamata resistenza di a membrana, vale à dì, a resistenza scontrata da i ioni mentre passanu per i micropori di a membrana. A resistenza ohmica di a membrana hè ligata à fatturi cum'è u tipu d'elettroliti, u materiale di a membrana, a porosità è u gradu di tortuosità di i pori. U solidu -resistenza di fase nantu à l'elettrodi include a resistenza di e particelle di materiale attivu stessu, a resistenza di cuntattu trà e particeddi, a resistenza di cuntattu trà u materiale attivu è u quadru conduttivu, è a somma di e resistenze di u quadru conduttivu, busbars conductive è terminali. Durante a scaricamentu, a cumpusizioni è a morfologia di u materiale attivu pò cambià, risultatu in cambiamenti significati in a resistenza. Per riduce a resistenza di-fase solida, cumpunenti cunduttori, cum'è acetilene neru-grafite, sò spessu aghjuntu à u materiale attivu per aumentà a so conduttività. A resistenza interna ohmica di una bateria hè ancu ligata à fatturi cum'è a so dimensione, assemblea è struttura. U più compactu l'assemblea è u più chjucu u spaziu di l'elettrodi, più bassa a resistenza interna ohmica.
A resistenza di polarizazione (R) si riferisce à a resistenza interna generata in una fonte di energia chimica per via di a polarizazione durante e reazioni elettrochimiche à l'elettrodi pusitivi è negativi. A resistenza di polarizazione include a somma di resistenze causate da polarizazione elettrochimica è polarizazione di cuncentrazione. A so grandezza hè influenzata da e proprietà di i materiali attivi, a struttura di l'elettrodu è u prucessu di fabricazione di a bateria, è hè particularmente strettamente ligata à u statu di u funziunamentu di a batteria. Dunque, a resistenza di polarizazione cambia in cunseguenza cù variazioni in u modu di scaricamentu è u tempu di scaricamentu.
Tensione di funziunamentu
A tensione di u funziunamentu di una bateria, cunnisciuta ancu cum'è a tensione di carica o di scaricamentu, si riferisce à a diffarenza potenziale trà i terminali pusitivi è negativi di a batteria quandu u currente scorri per un circuitu esternu. Quandu u currente scorri à traversu a bateria, in ordine per superà a resistenza causata da a resistenza di polarizazione è a resistenza ohmica, u valore di tensione di u funziunamentu misuratu attuale hè sempre più bassu di a tensione di u circuitu apertu -in condizioni di carica senza -.
Comu pò esse vistu da l'equazioni (1.3), più grande hè a resistenza interna di a bateria, più bassa hè a tensione di u funziunamentu di a bateria, è più chjuca hè a pruduzzione di energia attuale. Ovviamente, a resistenza interna di a bateria deve esse u più chjucu pussibule.