Co to jest pojemność baterii i od czego to zależy

Patrząc na oznaczenia każdej nowoczesnej baterii, czy bateria litowo-jonowa telefonu komórkowego lub akumulator kwasowo-ołowiowy z zasilacza awaryjnego - zawsze możemy znaleźć tam informacje nie tylko o napięciu znamionowym danego źródła zasilania, ale także o jego pojemności elektrycznej.

Zazwyczaj są to liczby takie jak: 2200 mAh (odczytane jako 2200 miliamperogodzin), 4Ah (4 amperogodziny) itp. Jak widać, niesystemowa jednostka miary - Ah (amperogodzina) - „amper- godzina ”, ale nie„ farad ” jak dla kondensatorów. A zegar tutaj nie pojawia się bez powodu, ale z tego powodu, że zwykła bateria, w przeciwieństwie do konwencjonalnego kondensatora, jest w stanie zasilać obciążenie dosłownie przez wiele godzin.

Jeśli spróbujesz wyjaśnić po prostu, pojemność akumulatora w godzinach amp - Jest to liczbowe wyrażenie, jak długo dany akumulator może zasilać obciążenie o określonym poborze prądu.

Na przykład, jeśli akumulator o napięciu nominalnym 12 woltów jest w pełni naładowany, a ma pojemność 4 Ah, oznacza to, że obciążenie o prądzie zużycia 0,4 ampera, przy napięciu nominalnym 12 woltów, akumulator będzie w stanie dostarczyć 10 godziny do wystąpienia stanu, w którym jego dalsze rozładowanie stanie się niebezpieczne dla wydajności. A dzięki obciążeniu o prądzie zużycia 1 ampera ta sama bateria będzie rozładowywana przez 4 godziny (teoretycznie oczywiście).

Oczywiście, dla każdego akumulatora istnieje ograniczenie maksymalnego dopuszczalnego prądu rozładowania, a im wyższy prąd rozładowania, tym niższa będzie liniowość charakterystyki rozładowania i tym szybciej akumulator wyczerpie się w porównaniu z szacowanym czasem.

Minimalne dopuszczalne napięcie, do którego można rozładować akumulator, jest również regulowane i zawsze wskazywane w dokumentacji dla konkretnego akumulatora, a także maksymalne bezpieczne napięcie, powyżej którego bardzo niepożądane jest ładowanie akumulatora.

Na przykład, typowo dla akumulatora litowo-jonowego o napięciu 3,7 V, maksymalne dopuszczalne minimalne napięcie rozładowania wynosi 2,75 V, a maksymalne 4,25 V. Jeśli rozładujesz akumulator litowy do mniej niż 2,75 wolta, akumulator zacznie tracić pojemność, a jeśli naładujesz go ponad miarę, może wybuchnąć.

W przypadku 12-woltowego akumulatora kwasowo-ołowiowego niezwykle bezpieczne minimum wynosi 9,6 wolta, a maksymalne, do którego można ładować, wynosi 13 woltów itp.

Jak widać, w informacjach o pojemności (w amperogodzinach) wolty w ogóle nie są wymienione. Tymczasem, jeśli przełożysz godziny na sekundy, a następnie pomnożysz wartość pojemności przez napięcie akumulatora, otrzymamy ilość energii ładowania tej baterii w dżulach:

Tak czy inaczej pojemność działającego akumulatora jest w danym momencie praktycznie niezależna od napięcia na jego zaciskach. Ale kiedy mówimy „ładowanie akumulatora”, mamy na myśli nie pojemność, ale jedynie napięcie, do którego akumulator jest teraz naładowany. Jeśli akumulator jest naładowany do napięcia znamionowego, możesz liczyć na pojemność, którą akumulator ma w tym momencie. Jeśli akumulator jest rozładowany, jego pojemność nie ma znaczenia.

W tym przypadku rzeczywista pojemność akumulatora, jak widać z rodziny charakterystyk rozładowania, silnie zależy od wartości prądu rozładowania. 10-godzinne rozładowanie i 10-minutowe rozładowanie, na przykład dla akumulatora ołowiowo-kwasowego (patrz rysunek powyżej), wykaże różnicę pojemności około połowy!

Można znaleźć nawet mniej lub bardziej dokładną matematyczną zależność między prądem rozładowania a czasem rozładowania. jedno lub drugie wystąpienie baterii. Zależność ta została ujawniona przez niemieckiego naukowca Peikerta i wprowadziła tak zwany „współczynnik Peckerta” p, który na przykład dla uszczelnionych akumulatorów kwasowo-ołowiowych wynosi około 1,25. Im wyższy prąd rozładowania, tym krótszy czas rozładowania. I stała po prawej stronie równania - zależy bezpośrednio od nominalnej pojemności akumulatora.

W razie potrzeby rzeczywistą pojemność akumulatora można określić w bardzo prosty sposób: całkowicie naładuj akumulator (do maksymalnego dopuszczalnego napięcia, który jest wskazany w dokumentacji), a następnie rozładuj go prądem stałym (zbliżonym do 10-godzinnej charakterystyki rozładowania z dokumentacji) do końcowego napięcia rozładowania (co jest również podane w dokumentacja). Pomnóż prąd rozładowania i czas rozładowania w godzinach - rzeczywistą pojemność akumulatora otrzymujesz w amperach lub miliamperogodzinach.