Silih sinunggil ceciren sasolahan sane pinih utama saking .baterai nyimpen energiinggih punika sesolahan debit ipun. Mangda prasida nyihnayang parilaksana debit baterai ring kondisi sane matiosan, perlu kaukur kurva debit baterai, sane biasane kurva sane nyihnayang perubahan tegangan debit saking galah ka galah. Kahanan debit sane mabinayan kacihnayang antuk strategi debit, lan strategi debit sane mabinayan pacang ngasilang kurva debit sane mabinayan. Strategi debit biasane ngranjing metode debit, arus debit, tegangan terminasi, lan suhu lingkungan.
Metode pembuangan
Wenten tiga cara baterai prasida ngeluarang debit: debit arus konstan, debit resistansi konstan, lan debit daya konstan. Kurva debit khas kasinahang ring Gambar 1-5, sane nyihnayang pauwahan arus debit, tegangan, lan daya ring galah debit ring sor tetiga mode debit puniki.
Rikala debit resistensi konstan-, tegangan operasi baterai lan arus debit saka kidik sayan rered saking galah ka galah. Asapunika taler ring sor debit arus konstan-, tegangan operasi taler sayan rered rikala proses debit punika kalanturang. Penurunan tegangan operasi puniki antuk galah debit sane berkepanjangan puniki sangkaning nincapnyane resistansi internal baterai. Selanturnyane, antuk sayan nincapnyane kawigunan daya baterai ring alat listrik, kendaraan listrik, lan aplikasi sane lianan, debit daya konstan-sayan nglimbak. Rikala debit daya konstan-, tegangan baterai terus-terusan tuun nanging arus debit terus-terusan nincap rikala debit punika sayan nglimbak.
Arus debit
Rikalaning baterai mamargi, arus sane kamedalang punika kawastanin arus debit. Arus debit taler lumrahnyane kasengguh pinaka tingkat debit, lan sering kacihnayang nganggen tingkat jam (taler kasengguh tingkat jam) lan pengganda.
Tingkat debit manut ring tingkat ring dija baterai debit, kaukur ring galah debit. Khususnyane, punika galah sane kabuatang anggen ngelepasin kapasitas baterai jangkep nganggen arus debit tertentu, biasane kacihnayang ring jam (h). Minakadi, antuk baterai sane kapasitasnyane 10 amp-jam (A·h), yening kadebit antuk arus 2A, laju debit sane anut inggih punika 5 jam (10A·h/2A=5h), tegesnyane baterai punika kadebit antuk kecepatan 5 jam.
Tingkat debit manut ring nilai arus, sane kacihnayang pinaka kelipatan kapasitas nilai baterai, ritatkala kapasitas penuh baterai sampun jangkep kalepas ring galah sane sampun katentuang. Minakadi, debit 2C maartos arus debit punika kalih lintang saking kapasitas nominal baterai, biasane kawakilin antuk 2C (ring dija C ngawakilin kapasitas nominal baterai). Antuk baterai sane madue kapasitas nominal 10A·h, debit 2C (wenten pikobet dimensi iriki, inggih punika, satuan kapasitas lan arus nenten pateh, nanging puniki wantah kawigunan umum, dadosnyane nenten pacang kauwah) maartos arus debit inggih punika 2 x 10=20 (A), manut sareng debit ra.5.5. Soroh lan desain baterai sane mabinayan madue kemampuan adaptasi sane mabinayan majeng ring kondisi debit: wenten sane lebih cocok antuk debit arus rendah-, nanging sane lianan berkinerja becikan ring arus sane tegeh. Umumnyane, tingkat debit sane kirang utawi pateh sareng 0,5C kasengguh tingkat sane rendah; sane wenten ring pantaraning 0,5C lan 3,5C kabaos tingkat menengah; sane wenten ring pantaraning 3,5C lan 7C kabaos tingkat sane tegeh; lan sane nglintangin 7C kabaos tingkat ultra-tinggi.
Tegangan pamuput
Rikalaning debit baterai, nilai tegangan awal kategesang dados tegangan operasi awal; ritatkala tegangan punika tedun ngantos ambang batas ring dija debit salanturnyane nenten malih cocok, titik tegangan puniki kawastanin tegangan terminasi. Nilai spesifik tegangan terminasi puniki lumrahnyane katetapang olih penguji madasar antuk persyaratan tes sane sujati lan pengalaman sane sampun lintang.
Tegangan terminasi sane sampun katetapang mabinayan manut ring kondisi debit sane mabinayan lan dampaknyane ring kapasitas lan masa hidup baterai. Tegangan terminasi sane lebih rendah biasane kaanggen ring lingkungan suhu rendah- utawi ring kondisi debit arus - sane tegeh, nanging tegangan terminasi sane tegeh biasane kaatur ring kondisi debit arus rendah -. Puniki santukan polarisasi pantaraning elektroda baterai nincap pisan salami suhu sane rendah- utawi debit arus sane tegeh-, ngawinang pemanfaatan bahan aktif sane nenten jangkep lan tegangan sane sayan gelis tuun. Punika mawinan, patut nedunang tegangan terminasi ngawantu ngelepasin energi sane lianan. Sebaliknyane, ritatkala nganggen debit arus sane rendah-, komponen aktif ring baterai kawigunayang sayan jangkep. Ring kahanan puniki, nincapang tegangan terminasi anggen ngwatesin debit sane dalem prasida efektif nglanturang masa hidup baterai makasami.
Suhu lingkungan
Sekadi sane kacihnayang ring Gambar 1-6, suhu lingkungan madue iusan sane signifikan ring kurva debit. Ring suhu sane tegehan, kurva debit nyihnayang tren sane relatif alus; nanging, rikala suhu sayan rered, pauwahan puniki sayan drastis. Sane ngawinang utama inggih punika ring suhu sane rendah, laju migrasi ion sayan rered, sane ngawinang nincapnyane resistensi internal ohmik. Ring kasus sane ekstrim, yening suhunyane kaliwat andap, elektrolit prasida beku, punika ngawinang proses debit normal baterai. Selanturnyane, ring suhu sane andap, polarisasi elektrokimia miwah polarisasi konsentrasi manut katincapang, salanturnyane prasida ngelisang kecepatan peluruhan kurva debit.
Gambar 1-6 Kurva debit baterai asam timah ring suhu lingkungan sane mabinayan
Kapasitas miwah kapasitas sané khusus
Kapasitas baterai inggih punika jumlah listrik sane prasida kapolihang saking baterai ring kondisi debit sane sampun katentuang. Satuan punika ketahnyane kacihnayang antuk amper-jam (Ah). Manut ring kahanan sane sujati, kapasitas baterai prasida kakepah malih dados kapasitas teoritis, kapasitas aktual, lan kapasitas nilai.
Kapasitas teoritis (Co) manut ring jumlah listrik sane prasida kaicenin ring kondisi sane ideal ritatkala bahan aktif jangkep nyarengin ring reaksi elektrokimia baterai. Nilai puniki kaitung madasar antuk massa bahan aktif, nganutin hukum Faraday. Hukum Faraday maosang wenten paiketan proporsional langsung pantaraning massa bahan sane nyarengin reaksi ring elektroda lan jumlah muatan sane kagingsirang; rikala 1 mol bahan aktif nyarengin proses elektrokimia baterai, punika prasida ngelepasin muatan sane pateh sareng 26,8 A·h utawi 1 farad (F). Punika mawinan wenten rumus paitungan sekadi ring sor puniki:
Ring rumus punika, m inggih punika massa zat aktif ritatkala bereaksi jangkep; n inggih punika akeh elektron sane kapolihang utawi ilang rikala reaksi aliran; lan M inggih punika massa molar zat aktif.
Ring rumus, K kabaos setara elektrokimia saking zat aktif.
Sekadi sane kacihnayang ring persamaan (1.5), kapasitas teoritis elektroda mapaiketan sareng massa bahan aktif lan setara elektrokimia. Antuk massa bahan aktif sane pateh, sayan alit setara elektrokimia, sayan ageng kapasitas teoritis. Setara elektrokimia saking makudang-kudang bahan elektroda kasinahang ring Tabel 1-3.
Tabel 1-3 Setara Elektrokimia Makudang-kudang Bahan Elektroda
| Bahan Elektroda Negatif | Kepadatan (g/cm3) | Kapasitas khusus (mA·h/g) | Bahan Elektroda Positif | Kepadatan (g/cm3) | Kapasitas khusus (mA·h/g) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂ | - | 0.037 | O₂ | - | 0.30 |
| Li | 0.534 | 0.259 | SOCl2 | 1.63 | 2.22 |
| Mg | 0.74 | 0.454 | Pidan | 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 |
| (Li)Kl2 | 2.25 | 2.68 | PbO2 | 9.3 | 4.45 |
| Pb | 11.34 | 3.87 | I₂ | 4.94 | 4.73 |
Tiosan ring punika, konsep kapasitas aktual lan kapasitas nilai sering kaanggen. Kapasitas sane sujati manut ring jumlah total listrik sane prasida kaicenin olih baterai ring kondisi debit sane sampun katentuang. Kapasitas sane sujati kawatesin nenten wantah olih nilai maksimum teoritis kemanten nanging taler olih kondisi debit sane spesifik.
Kapasitas nilai, ring sisi sane lianan, inggih punika set standar antuk baterai rikala proses desain lan manufaktur; inggih punika, kapasitas output minimal sane patut kapolihang olih baterai ring kondisi debit sane sampun katentuang, taler kauningin pinaka kapasitas nominal.
Rikalaning nyaihang soroh baterai sane matiosan ring seri sane pateh, kapasitas spesifik ketahnyane kaanggen ring evaluasi. Khususnyane, kapasitas spesifik manut ring jumlah listrik sane prasida kaicenin olih baterai per satuan massa utawi volume, inggih punika, kapasitas spesifik massa (Ah/kg) lan kapasitas spesifik volumetrik (Ah/L). Sane mabuat kauratiang inggih punika ritatkala ngitung massa lan volume baterai, tiosan ring nguratiang bahan elektroda lan elektrolit, komponen-komponen baterai sane lianan taler patut kauratiang, sakadi casing, separator, lan komponen konduktif sane mapaiketan. Napi malih antuk baterai penyimpanan lan sel bahan bakar, massa lan volume total taler ngranjing makasami piranti bantu sane kabuatang, sakadi tangki anggen nyimpen cairan, piranti aktivasi (anggen baterai penyimpanan), utawi sistem penyimpanan lan pasokan bahan aktif, sistem kontrol, unit pemanasan, dll (anggen sel bahan bakar).
Antuk ngenalang konsep kapasitas spesifik, iraga prasida nyaihang kinerja baterai sane mabinayan soroh lan ukurannyane. Kapasitas baterai kakepah dados kapasitas teoritis lan kapasitas aktual; manut ring punika, kapasitas spesifik taler madue aspek teoritis lan aktual.
Energi miwah energi spesifik
Energi baterai manut ring total energi listrik sane kamedalang olih baterai ritatkala ngelaksanayang pakaryan ring kondisi debit tertentu, umumnyane kacihnayang ring watt-jam (W·h). Energi baterai taler madue energi teoritis lan energi sane sujati.
Anggap baterai tetep seimbang rikala debit lan tegangan debitnyane konstan pateh sareng gaya elektromotifnyane, lan taler kaasumsiang makasami bahan aktif nyarengin ring reaksi kimia, maka energi sane kaicenin olih baterai punika patut pateh sareng energi maksimum teoritisnyane Wo.
Energi teoritis baterai inggih punika pakaryan non-volume maksimum sane kamargiang olih baterai ring suhu konstan, tekanan konstan, lan kondisi debit sane prasida kabalikang.
Energi sane sujati (W) inggih punika energi sane sujatinyane kaicenin olih baterai ring kondisi debit sane sampun katentuang. Punika kapolihang antuk numerik antuk ngaliang kapasitas sane sujati antuk tegangan operasi rata-rata. Santukan bahan aktif ring jeroning baterai nenten prasida kawigunayang jangkep, lan tegangan operasinyane biasane kirang saking gaya elektromotif teoritis, energi aktual setata kirang saking energi teoritis.
Energi spesifik inggih punika energi sane kalepas olih baterai per satuan massa utawi satuan volume. Energi sane kamedalang per satuan massa baterai kategesang pinaka energi spesifik massa, ketahnyane kaukur antuk watt-jam per kilogram (Wh/kg). Energi sane kamedalang per satuan volume baterai kategesang pinaka energi spesifik volumetrik, ketahnyane kacihnayang ring watt-jam per liter (Wh/L). Selanturnyane, konsep energi spesifik prasida kakepah malih dados teoritis (W) lan aktual (W), ring dija energi spesifik massa teoritis prasida kaitung nganggen persamaan (1.9):
Ring rumus, K+ inggih punika setara elektrokimia saking bahan elektroda positif; K- inggih punika setara elektrokimia saking bahan elektroda negatif; lan E inggih punika gaya elektromotif baterai.
Daya miwah daya khusus
Daya baterai manut ring energi sane kamedalang saking baterai per satuan galah ring kondisi debit sane sampun katentuang, lan satuan pangukurannyane inggih punika watt (W) utawi kilowatt (kW). Yening daya output puniki kapinehin mapaiketan sareng massa utawi volume baterai, konsep daya spesifik kapolihang. Khususnyane, daya spesifik massa ngukur makudang watt daya sane prasida kaicenin olih satuan massa baterai, lan satuannyane inggih punika W/kg; sedengkan daya spesifik volumetrik nyihnayang daya sane kapolihang olih satuan volume baterai, lan satuan sane anut sarengnyane inggih punika W/L.
Daya lan daya spesifik nyihnayang tingkat debit baterai. Daya baterai sane tegehan maartos baterai prasida debit ring arus sane tegeh utawi kecepatan sane tegeh. Minakadi, baterai seng-perak prasida ngamolihang daya spesifik langkungan saking 100 W/kg ritatkala ngeluarang ring kepadatan arus menengah, nyihnayang resistensi internal sane rendah lan kinerja debit tingkat tinggi- sane becik. Semalihne, baterai sel kering seng-mangan wantah prasida ngamolihang daya spesifik 10 W/kg ritatkala maoperasi ring kepadatan arus sane rendah, nyihnayang resistensi internal sane tegeh lan kinerja debit tingkat tinggi- sane kaon. Mesib sareng energi baterai, daya taler madue daya teoritis lan daya aktual.
Daya teoritis baterai prasida kacihnayang sekadi:
Ring rumus punika, t inggih punika galah; Co inggih punika kapasitas teoritis sane wenten ring baterai; tur titiang sane mangkin.
Daya baterai sane sujati patut:
Ring rumus punika, titiang2R nyihnayang daya sane kaanggen olih resistansi internal baterai. Kawisesan puniki nenten mawiguna majeng ring beban sane katerapin; punika dasarnyane kauwah dados energi panas lan kalepas dados panes.
Kahuripan siklus
Antuk baterai, siklus hidup, utawi siklus penggunaan, inggih punika silih sinunggil indikator kunci anggen ngevaluasi kinerja baterai. Sabilang siklus muatan jangkep-debit kaanggep pinaka periode galah antuk baterai.
Ring sor kahanan muatan-debit tertentu, akeh siklus sane prasida katahan olih baterai sadurung kapasitasnyane tedun kantos nilai sane sampun katentuang kategesang dados siklus hidup utawi siklus kawigunannyane. Sayan suwe masa siklus, sayan becik kinerja siklus baterai.Mabinayan soroh baterai nyihnayang masa siklus sane mabinayan; minakadi, baterai nikel-kadmium prasida ngamolihang panyiuan siklus, nanging baterai seng-perak madue siklus sane relatif kirang, wenten taler sane kirang saking satus. Patut kauratiang yadiastun baterai sane pateh jenisnyane prasida madue siklus hidup sane mabinayan santukan pabinayan struktur internalnyane.
Siklus hidup baterai punika keni pengaruh saking makudang-kudang faktor. Lianan ring kawigunan lan pemeliharaan sane patut, aspek-aspek kunci sekadi ring sor puniki taler berlaku: 1 Ring siklus muatan-debit, luas permukaan bahan aktif saka kidik sayan rered, sane ngawinang nincapnyane kepadatan arus operasi lan polarisasi sane sayan nincap; Komponen aktif ring elektroda prasida lepas utawi ngranjing; Rikalaning baterai punika mamargi, makudang-kudang bahan elektroda prasida karat; Dendrit sane kawentuk ring elektroda rikala masepeda prasida ngawinang rangkaian pendek ring jeroning baterai; Pemisah punika minab sampun rusak; Morfologi kristal bahan aktif mauwah rikala siklus muatan-debit sane maulang-ulang, punika mawinan ngirangin aktivitasnyane.
Kinerja panyimpenan
Kinerja penyimpanan baterai manut ring tingkat ilangnyane energi alami ring baterai ritatkala wenten ring kahanan sirkuit terbuka-ring kondisi lingkungan tertentu (sekadi suhu lan kelembaban). Fenomena puniki taler kabaos debit diri-. Yening proporsi energi sane ilang rikala penyimpanan alit, punika nyihnayang baterai madue kinerja penyimpanan sane becik pisan.
Rikala baterai ring kahanan sirkuit mabuka-, yadiastun nenten ngicenin energi listrik ka jaba, baterai tetep ngamargiang proses debit mandiri-. Fenomena puniki utamanyane sangkaning nenten stabil termodinamis elektroda ring lingkungan elektrolit, sane ngawinang reaksi redoks spontan pantaraning elektroda. Yadiastun ring kondisi tuh, yening segel nenten cukup raket, infiltrasi faktor eksternal sekadi udara utawi kelembaban tetep prasida memicu efek self-discharge ring jeroning baterai.
Tingkat debit self- taler prasida kacihnayang pinaka akeh rahina sane kabuatang mangda kapasitas baterai prasida tedun ngantos nilai sane sampun katentuang ritatkala kasimpen, sane kaloktah dados masa simpan.Wenten masa simpan kering lan masa simpan basah. Minakadi, baterai penyimpanan, tanpa nambahin elektrolit sadurung kaanggen, prasida kasimpen antuk galah sane suwe; baterai sakadi punika prasida madue masa simpan kering sane suwe. Penyimpanan antuk elektrolit kawastanin penyimpanan basah; penyimpanan basah ngasilang efek debit diri- sane kuat lan masa simpan basah sane relatif cendet. Minakadi, baterai seng-perak prasida madue masa simpan kering 5-8 warsa, nanging masa simpan basahnyane ketahnyane wantah makudang sasih.