A quantidade de eletricidade que uma bateria pode liberar sob certas condições de descarga é chamada de capacidade da bateria, indicada pelo símbolo C. Sua unidade é comumente expressa como A·h ou mAh.
1. Capacidade Teórica (C0)
A capacidade teórica é a quantidade de eletricidade que uma bateria pode fornecer, assumindo que todos os materiais ativos participam da reação de{0}formação de fluxo. A capacidade teórica pode ser calculada com precisão usando a quantidade de material ativo utilizado na equação de reação da bateria, com base no equivalente eletroquímico do material ativo calculado de acordo com a lei de Faraday.
A lei de Faraday afirma que quando uma corrente elétrica passa através de uma solução eletrolítica, a quantidade de substância que sofre uma reação química nos eletrodos é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que passa. Matematicamente, isso pode ser expresso como...
A lei de Faraday afirma que quando uma corrente elétrica passa através de uma solução eletrolítica, a quantidade de substância que sofre uma reação química no eletrodo é diretamente proporcional à quantidade de eletricidade que passa. Matematicamente, isso é expresso como:
Onde Q é a quantidade de eletricidade que passa pela reação do eletrodo (A·h);
m é a massa da substância ativa reagindo (g);
M é a massa molar da substância ativa (g/mol);
F é a constante de Faraday, aproximadamente 96.500 C/mol ou 26,8 A·h/mol.
A equação (2-6) também pode ser entendida como a quantidade de eletricidade Q liberada após a reação completa de uma substância ativa de massa m. A quantidade de eletricidade Q é a capacidade teórica (C₀) da substância ativa no eletrodo, representando a quantidade de eletricidade liberada quando a substância ativa de massa m participa plenamente da reação.
Portanto, a equação (2-6) também pode ser escrita como:
Na fórmula, K representa o equivalente eletroquímico do material ativo, K=M / 26,8 [g/(A·h)], que se refere à massa do material ativo necessária para obter 1 A·h de carga. A fórmula (2-7) é a fórmula para calcular a capacidade teórica dos materiais ativos do eletrodo. Os equivalentes eletroquímicos dos materiais ativos de eletrodo comumente usados são mostrados na Tabela 2-2. O equivalente eletroquímico pode ser usado para comparar a capacidade específica teórica dos materiais dos eletrodos.
Tabela 2-2 Equivalentes eletroquímicos de materiais ativos de eletrodo comumente usados
| Substância Ativa | Massa molar/(g/mol) | Número de elétrons gerados na reação (n) | Equivalente Eletroquímico [g/(A·h)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| Li | 6.94 | 1 | 0.259 |
| Zn | 65.4 | 2 | 1.220 |
| Cd | 112.4 | 2 | 2.220 |
| Pb | 207.2 | 2 | 3.737 |
| MnO₂ | 85.0 | 1 | 3.167 |
| Ni(OH)₂ | 92.7 | 1 | 3.456 |
| PbO₂ | 239.2 | 2 | 4.463 |
2. Capacidade nominal (C₀)
A capacidade nominal é a capacidade mínima que uma bateria deve descarregar sob certas condições de descarga (como temperatura, taxa de descarga e tensão de terminação), conforme estipulado por padrões nacionais ou departamentais relevantes.
3. Capacidade Real (C)
Durante descarga de corrente variável
Na fórmula, I--representa a corrente de descarga, função do tempo de descarga t;
T--representa o tempo desde a descarga até a tensão de terminação.
Devido à resistência interna e outros fatores, o material ativo não pode ser totalmente utilizado; isto é, a taxa de utilização do material ativo é sempre inferior a 1. Portanto, a capacidade real e a capacidade nominal de uma fonte de energia química são sempre inferiores à capacidade teórica. A taxa de utilização do material ativo é definida como...
Onde m é a massa do material ativo;
m₁ é a massa do material ativo consumido quando a capacidade real é liberada.
A capacidade real de uma bateria está intimamente relacionada à corrente de descarga. Durante a descarga-de alta corrente, a polarização do eletrodo aumenta, a resistência interna aumenta, a tensão de descarga cai rapidamente e a eficiência energética da bateria diminui, resultando em uma menor capacidade real liberada. Por outro lado, sob condições de baixa-taxa de descarga, a tensão de descarga cai lentamente e a capacidade real liberada pela bateria é muitas vezes maior que a capacidade nominal.
4. Capacidade restante
A capacidade restante refere-se à capacidade utilizável restante após a bateria ter sido descarregada a uma determinada taxa de descarga. A estimativa e o cálculo da capacidade restante são afetados por fatores como a taxa de descarga e o tempo de descarga durante o uso inicial da bateria, bem como o grau de envelhecimento da bateria e o ambiente de aplicação, tornando uma estimativa precisa um tanto difícil.
5. Capacidade de taxa n-hora
A capacidade de taxa de n-horas refere-se à quantidade de eletricidade liberada por uma bateria totalmente carregada quando descarregada a uma corrente de descarga de taxa de n-horas até que a tensão de terminação especificada seja atingida.
6. Capacidade utilizável
A capacidade utilizável refere-se à quantidade de eletricidade liberada de uma bateria totalmente carregada sob condições específicas.
