Chimoza mwa vimanyikwiro vyakuzirwa chomene vyakuchitira ntchito ya .Mabatire ghakusungirako nkhongononi ntchito yawo yakufumiska. Kuti timanye umo batire likufumiskiramo magesi mu nyengo zakupambanapambana, nchakukhumbikwa kuyezga mzere uwo batire likufumiskiramo, uwo kanandi ukulongora kusintha kwa magesi ghakufumiskikamo pakujumpha kwa nyengo. Vinthu vyakupambanapambana vyakufumiskiramo vikumanyikwa na nthowa zakufumiskiramo, ndipo nthowa zakupambanapambana zakufumiskiramo zizamupangiska kuti paŵe ma curve ghakupambanapambana ghakufumiskiramo. Nthowa zakufumiskiramo magesi kanandi zikusazgapo nthowa yakufumiskiramo magesi, magesi ghakufumiskiramo magesi, magesi ghakumara, na kutentha kwa malo.
Nthowa yakufumiskiramo
Pali nthowa zitatu izo batire lingafumiskiramo magesi: kufumiska magesi nyengo zose, kufumiska magesi ghakukanizga nyengo zose, na kufumiska magesi nyengo zose. Ma curve ghakufumiskika ghakulongosoreka mu Chithunzi 1-5, icho chikulongora kusintha kwa magesi ghakufumiskika, magesi, na nkhongono pa nyengo yakufumiskika pasi pa mitundu yitatu iyi yakufumiskika.
Pa nyengo ya nyengo zose-kukanizga kuseŵezeska, nkhongono ya batire yakugwiliskira ntchito na kuseŵezeska sono vikuchepa pachokopachoko pakujumpha kwa nyengo. Mwakuyana waka, pasi pa nyengo zose -kufumiskika kwa sonosono, magesi ghakugwira ntchito nagho ghakuchepa apo ndondomeko ya kufumiskika yikulutilira. Kuchepa kwa magesi ghakugwira ntchito uku na nyengo yitali yakufumiskiramo kukuchitika chifukwa cha kuchuluka kwa kukana kwa mukati kwa batire. Kweniso, chifukwa chakuti ŵanthu ŵakugwiliskira ntchito chomene nkhongono za mabatire mu vipangizo vya magesi, magalimoto gha magesi, na vinyake, nkhongono zakufumiskika nyengo zose-zikuthandazgika chomene. Pa nyengo ya nyengo zose-kufumiskika kwa nkhongono, nkhongono ya batire yikuchepa nyengo zose apo nkhongono yakufumiskika yikukura nyengo zose apo nkhongono yikufumiskika.
Kufumiska magesi
Pa nyengo iyo batire likugwira ntchito, magesi agho ghakufumamo ghakuchemeka kuti magesi ghakufumiskika. Kufumiska kwa nyengo yasono kukuchemekaso kuti mtengo wakufumiska, ndipo kanandi ukulongosoreka mwakugwiliskira ntchito mtengo wa ora (uwo ukumanyikwaso kuti mtengo wa ora) na chiŵelengero cha chiŵelengero.
Mlingo wa kutuluka ukung’anamura mlingo uwo batire likufumiskiramo, uwo ukupimika mu nyengo yakufumiskiramo. Mwapadera, ni nyengo iyo yikukhumbikwa kuti batire lifumemo mwakukwana mwakugwiliskira nchito nkhongono yakufumiskika, iyo kanandi yikulongosoreka mu maora (h). Mwachiyelezgero, pa batire ilo lili na nkhongono yakupimika ya 10 amp-hours (A·h), usange likufumiskika na nkhongono ya 2A, mlingo uwo ukufumiskika nawo ni maora 5 (10A·h/2A=5h), kung’anamura kuti batire likufumiskika pa mlingo wa maora 5.
Discharge rate yikung’anamura mtengo uwo ulipo sonosono apa, uwo ukulongosoreka nga ni unandi wa nkhongono za batire, para nkhongono zose za batire zafumiskika mu nyengo yakumanyikwa. Mwachiyelezgero, 2C discharge yikung’anamura kuti nkhongono ya discharge yikuŵikika kaŵiri pa nkhongono ya batire, kanandi yikuyimilirika na 2C (apo C yikwimira nkhongono ya batire). Kwa batire ilo lili na nkhongono yakupimika ya 10A·h, 2C discharge (pali nkhani ya dimensional pano, ndiko kuti, mayuniti gha nkhongono na nyengo yasono ghakuyana yayi, kweni ichi nchigwiriskiro nchito cakumanyikwa, ntheura cizamusintha yayi) cikung’anamura kuti nkhongono ya nyengo yasono ni 2 x 10=20 (A), yakuyana na discharge ra.5 . Mitundu yakupambanapambana na mapangidwe gha mabatire ghali na kusintha kwakupambanapambana ku nyengo zakufumiskiramo magesi: ghanyake ghakwenelera chomene ku magesi ghachoko-, apo ghanyake ghakugwira ntchito makora pa magesi ghakuru. Kanandi, viŵelengero vyakufumiska vyakuchepera panji vyakuyana na 0.5C vikuchemeka kuti viŵelengero vyapasi; awo ŵali pakati pa 0.5C na 3.5C ŵakuchemeka kuti viŵelengero vyapakati; awo ŵali pakati pa 3.5C na 7C ŵakuchemeka kuti viŵelengero vyapachanya; ndipo awo ŵakujumpha 7C ŵakuchemeka kuti ultra-mitengo yapachanya.
Kumalizga magesi
Pa nyengo iyo batire likufumiskika, mtengo wa magesi wakwamba ukulongosoreka kuti ni magesi ghakwamba ghakugwira ntchito; para magesi ghakukhira kufika pa mzere uwo kuseŵera kwakuthupi kukukwanaso yayi, malo agha ghakuchemeka kuti magesi ghakumalizga. Mtengo weneco wa magesi ghakumalira agha kanandi ukuŵikika na uyo wakuyezga mwakuyana na ivyo vikukhumbikwa nadi pa kuyezga na ivyo wakakumana navyo kumanyuma.
Seti yakumalizga magesi yikupambana mwakuyana na mikhaliro yakupambanapambana ya kutuluka na umo vikukhwaskira nkhongono ya batire na umoyo wake. Ma voltage ghakumalira ghapasi ghakugwiriskirika nchito chomene mu malo ghakuzizima chomene panji mu nyengo zakufumiskiramo magesi ghapachanya-sono, apo magesi ghakumalira ghapachanya kanandi ghakuŵikika pasi pa -kufumiskikamo magesi. Ichi nchifukwa chakuti polarization pakati pa ma electrode gha batire yikukura chomene pa nyengo ya kutentha kwakucepa panji kwakuthukira kwa magesi, ndipo ivi vikupangiska kuti vinthu ivyo vikugwira nchito vigwiriskike ncito mwakukwana yayi ndiposo kuti magesi ghakukhira mwaluŵiro. Ntheura, kucepeskako mwakwenelera magesi ghakumara kukuwovwira kuti nkhongono zinandi zifumemo. Mwakupambana, para mukugwiliskira nchito low-current discharge, vigaŵa ivyo vikugwira nchito mu batire vikugwiriskirika ncito mwakukwana. Mu nkhani iyi, kusazgirako magesi ghakumalizgirapo kuti ghaleke kufumamo mwakuya kungapangiska kuti umoyo wose wa batire uŵe utaliko.
Kutentha kwa malo
Nga umo vikulongosoreka mu chithuzithuzi 1-6, kutentha kwakuzungulira kuli na nkhongono yikuru pa mzere wakufumiska. Pa nyengo yakutentha chomene, mzere wakufumiska ukulongora kuti ukuchitika mwakuzika; kweni apo nyengo yakuzizima yikucepa, kusintha uku kukukura comene. Chifukwa chikuru nchakuti pa nyengo yakuzizima, msinkhu wa kusamuka kwa ayoni ukuchepa, ndipo ivi vikupangiska kuti ohmic internal resistance yiŵe yinandi. Mu nyengo zakofya comene, usange nyengo yakuzizima comene, maji gha mu batire ghangazizima, ndipo ivi vingapangiska kuti batire lileke kucita makora. Kweniso, pa nyengo yakuzizima, kugaŵikana kwa magesi na kugaŵikana kwa magesi kukukhozgeka mwakuyana, ndipo ivi vikupangiska kuti kuvunda kwa mzere wakufumiskika kuŵe kwaluŵiro.
Chithunzi 1-6 Kufumiska kwa mabatire gha lead-acid pa nyengo zakupambanapambana zakutentha
Nkhongono na nkhongono zakumanyikwa
Nkhongono ya batire yikung’anamura unandi wa magesi agho ghangasangika kufuma ku batire para pali vinthu vinyake ivyo vikufumiskika. Kanandi chigaŵa ichi chikulongosoreka nga ni ampere-ora (Ah). Kulingana na umo vinthu viliri nadi, nkhongono ya batire yingagaŵikaso mu nkhongono ya theoretical, nkhongono yeneco, na nkhongono yakupimika.
Theoretical capacity (Co) yikung’anamura unandi wa magesi agho ghangapelekeka mu nyengo yiwemi para vinthu ivyo vikugwira ntchito vikuchitako mwakukwana pa electrochemical reaction ya batire. Mtengo uwu ukuŵerengeka mwakuyana na unandi wa vinthu ivyo vikugwira ntchito, mwakuyana na dango la Faraday. Lamulo la Faraday likuti pali kukolerana pakati pa unandi wa vinthu ivyo vikuchitako pa electrode na unandi wa charge iyo vikupelekeka; para 1 mol ya vinthu vyakugwira ntchito vikunjilirapo pa ndondomeko ya magesi ya batire, yingafumiska nkhongono yakuyana na 26.8 A·h panji 1 farad (F). Ntheura, nthowa yakuwerezgeramo iyi yilipo:
Mu fomula, m ni unandi wa chinthu icho chikugwira ntchito para chikuchitapo kanthu mwakukwana; n ni chiŵelengero cha ma electron agho ghakusangika panji kutayika pa nyengo ya kuseŵera; ndipo M ndiyo unandi wa molar wa chinthu chakugwira ntchito.
Mu fomula, K wakuchemeka kuti electrochemical yakuyana na chinthu chakugwira ntchito.
Nga umo vikulongosoreka mu equation (1.5), nkhongono ya theoretical ya electrode yikukolerana na unandi wa vinthu ivyo vikugwira ntchito na vyakuyana vya electrochemical. Na unandi wakuyana waka wa vinthu vyakugwira ntchito, para mtundu wa electrochemical ngwakucepa, nkhongono ya theoretical yikuŵa yikuru. Vinthu vinyake vyakupangika na magesi vikulongosoreka mu Tebulo 1-3.
Tebulo 1-3 Vinthu vinyake vyakuyana na vya magesi
| Vinthu vya Electrode vyambura kwenelera | Kuluma (g/cm3) | Nkhongono zakumanyikwa (mA·h/g) | Vinthu vya Electrode | Kuluma (g/cm3) | Nkhongono zakumanyikwa (mA·h/g) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂ | - | 0.037 | O₂ | - | 0.30 |
| Li | 0.534 | 0.259 | SOCl2 | 1.63 | 2.22 |
| Mg | 0.74 | 0.454 | Kumanyuma | 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) Cl2 | 2.25 | 2.68 | PbO2 | 9.3 | 4.45 |
| Pb | 11.34 | 3.87 | I₂ | 4.94 | 4.73 |
Kuwonjezera apo, fundo za nkhongono yeneco na nkhongono zakupimika zikugwiriskirika ncito kanandi waka. Nkhongono yeneco yikung’anamura unandi wose wa magesi agho batire lingapeleka para likufumiskika. Nkhongono yeneco yikucepeskeka na mtengo wakukwana wa theoretical pera yayi, kweniso na mikhaliro yakufumiskika.
Rated capacity, kumbali yinyake, ni ndondomeko yakumanyikwa ya batire pa nyengo yakupanga na kupanga; ndiko kuti, nkhongono yakufumiramo yichoko iyo batire likwenera kukwaniska mu nyengo zakumanyikwa zakufumiskiramo, izo zikumanyikwaso kuti nkhongono ya zina.
Para mukuyaniska mitundu yakupambanapambana ya mabatire mu mndandanda umoza, nkhongono yakumanyikwa yikugwiriskirika ncito comene pakupima. Mwakudumura, nkhongono yakumanyikwa yikung’anamura unandi wa magesi agho batire lingapeleka pa unit ya unandi panji buku, ndiko kuti, nkhongono yakumanyikwa ya unandi (Ah / kg) na nkhongono yakumanyikwa ya volumetric (Ah / L). Nchakuzirwa kumanya kuti para mukupenda unandi na unandi wa batire, padera pa kughanaghanira vinthu vya electrode na electrolyte, vigaŵa vinyake vya batire vikwenera kughanaghaniridwaso, nga ni casing, separator, na vigaŵa vinyake vyakukhwaskana na conduction. Makamaka pa mabatire ghakusungirako na maselo gha mafuta, unandi wose na buku vikusazgaposo vipangizo vyose vyakukhumbikwa vyakovwira, nga ni matanki ghakusungiramo maji, vipangizo vyakuchitiska (vya mabatire ghakusungirako), panji vyakusungirako vinthu vyakugwira ntchito na vyakupelekera, ndondomeko zakulongozgera, vyakutenthemeska, na vinyake (vya maselo gha mafuta).
Pakuŵika fundo yakuti nkhongono zake zilipo, tingayaniska umo mabatire gha mitundu yakupambanapambana ghakugwilira ntchito. Nkhongono ya batire yikugaŵika mu nkhongono ya theoretical na nkhongono yeneco; mwakuyana waka, nkhongono zapadera nazo zili na vigaŵa vyakusambizga na vyaunenesko.
Nkhongono na nkhongono zapadera
Nkhongono ya batire yikung’anamura nkhongono zose za magesi izo zikufuma mu batire para zikugwira ntchito mu nyengo zakupambanapambana zakufumiskika, kanandi zikulongosoreka mu watt-hours (W·h). Nkhongono ya batiri nayo yili na nkhongono ya theoretical na nkhongono yeneco.
Kughanaghana kuti batire likukhala mu mtende pa nyengo yakufumiskika ndipo nkhongono yake yakufumiskika yikukhalilira yakuyana waka na nkhongono yake ya magesi, ndiposo kughanaghana kuti vinthu vyose vyakugwira ntchito vikuchitako vyakuchitika vya kemiko, mbwenu nkhongono izo zikuperekeka na batire zikwenera kuŵa zakuyana na nkhongono zake za theoretical Wo.
Nkhongono ya theoretical ya batire ndiyo nchito yikuru ya non-volume iyo yikuchitika na batire pasi pa kutentha kwa nyengo zose, kufinyikizgika kwa nyengo zose, na nyengo zakufumiskika zakuwelera.
Nkhongono yeneco (W) yikung’anamura nkhongono izo zikupelekeka nadi na batire para likufumiskika. Icho chikufumira ku nambala mwa kuchulukizga nkhongono yeneco na pafupifupi magesi ghakugwira ntchito. Chifukwa chakuti vinthu ivyo vikugwira ntchito mukati mwa batire vingagwiliskirika ntchito mwakukwana yayi, ndipo nkhongono yake yakugwilira ntchito kanandi yikuŵa yichoko kuluska nkhongono ya magesi iyo yikuchitika, nkhongono yeneco nyengo zose yikuŵa yichoko kuluska nkhongono iyo yikuyowoyeka.
Nkhongono zakumanyikwa zikung’anamura nkhongono izo zikufuma mu batire pa unit mass panji unit volume. Nkhongono izo zikufuma pa unit mass ya batire zikulongosoreka kuti ni nkhongono zakukhwaskana na unandi, izo zikupimika mu watt-maora pa kilogalamu (Wh/kg). Nkhongono izo zikufuma pa unit volume ya batire zikulongosoreka kuti nkhongono za volumetric, izo zikulongosoreka mu watt-maora pa lita (Wh/L). Kweniso, fundo ya nkhongono zapadera yingagaŵikaso mu visambizgo (W) na vyaunenesko (W), apo nkhongono yakumanyikwa ya theoretical mass yingaŵerengeka mwakugwiliskira nchito equation (1.9):
Mu fomula, K + ndiyo electrochemical yakuyana na vinthu vya electrode viwemi; K - ndiyo mtundu wa magesi wakuyana na vinthu vya magesi vyambura kwenelera; ndipo E ni nkhongono ya magesi ya batire.
Nkhongono na nkhongono zakumanyikwa
Nkhongono ya batire yikung’anamura nkhongono izo zikufuma mu batire pa nyengo ya unit mu nyengo zakupambanapambana zakufumiskiramo, ndipo unit yake yakupimira ni watt (W) panji kilowatt (kW). Para nkhongono iyi yakufumiramo yikuwoneka mwakuyana na unandi panji buku la batire, fundo ya nkhongono yakumanyikwa yikusangika. Mwapadera, nkhongono ya mass specific yikupima unandi wa nkhongono za unit mass ya batire, ndipo unit yake ni W / kg; apo nkhongono za volumetric zikulongora nkhongono izo zikupangika na unit voliyumu ya batire, ndipo unit yake yakuyana ndi W / L.
Nkhongono na nkhongono zakumanyikwa zikulongora mlingo wa kutuluka kwa batire. Nkhongono ya batire yikuru yikung’anamura kuti batire lingafumiska pa nkhongono yikuru panji pa mlingo ukuru. Mwachiyelezgero, batire la zinc-siliva lingakwaniska kukwaniska nkhongono yinyake yakujumpha 100 W/kg para likufumiska pa msinkhu wapakatikati, kulongora kuti kukana kwa mukati kuli pasi ndiposo kuti likufumiska makora chomene. Mwakupambana, zinc-manganese dry cell battery yingakwaniska waka nkhongono yakumanyikwa ya 10 W / kg para yikugwira ntchito pa msinkhu wakucepa wa magesi, kurongora kuti kukana kukuru kwa mukati ndiposo kugwira nchito makora yayi kwakufumiskika. Kuyana waka na nkhongono ya batire, nkhongono nazo zili na nkhongono zakusambizga na nkhongono zenizeni.
Nkhongono ya theoretical ya batire yingalongosoreka nga ni iyi:
Mu fomula, t ni nyengo; Co ndiyo nkhongono ya theoretical ya batire; ndipo ine ndine wa sono.
Nkhongono yeneco ya batire yikwenera kuŵa:
Mu fomula, ine2R yikwimira nkhongono izo zikugwiriskirika nchito na kukana kwa mukati kwa batire. Nkhongono iyi njambura nchito ku katundu uyo wakuŵikika; chomenechomene likusinthika kuŵa nkhongono ya kutentha na kufwatuka nga ni kutentha.
Umoyo wa mzere
Kwa mabatire, umoyo wa msinkhu, panji msinkhu wa kugwiriskira ncito, nchimoza mwa vimanyikwiro vikuru vyakuwonera umo mabatire ghakugwilira nchito. Charge yiliyose yakukwana-kufumiskika yikuwoneka kuti ni nyengo ya batire.
Pa nyengo yakumanyikwa ya charge-discharge, nambala ya mzere uwo batire lingazizipizga pambere nkhongono zake zindafike pa mtengo unyake wakulongosoreka nga ni umoyo wake wa mzere panji mzere wakugwiriskira nchito. Para umoyo wa msinkhu ukutali, msinkhu wa batire ukugwira ntchito makora.Mitundu yakupambanapambana ya mabatire yikulongora umoyo wa msinkhu wakupambanapambana; mwachiyelezgero, mabatire gha nickel-cadmium ghangakwaniska kuzungulira vikwi vinandi, apo mabatire gha zinc-siliva ghakuzungulira vichoko waka, ghanyake ghakukwaniska kuzungulira vikwi vinandi. Nchakuzirwa kumanya kuti nanga ni mabatire gha mtundu umoza ghangaŵa na umoyo wakupambanapambana cifukwa ca kupambana kwa kapangikiro kawo ka mukati.
Umoyo wa batire ukukhwaskika na vinthu vyakupambanapambana. Padera pa kugwiliskira nchito makora na kupwelelera, vigaŵa vikuruvikuru ivi vikugwiraso nchito: 1 Pa nyengo ya charge-discharge cycles, malo gha pa charu chapasi gha vinthu ivyo vikugwira ntchito ghakuchepa pachokopachoko, ndipo ivi vikupangiska kuti paŵe kukura kwa nkhongono ya magesi yakugwira ntchito na kukhozga polarization; Vigaŵa vyakugwira ntchito pa ma electrode vingapatukana panji kusamukira; Pa nyengo iyo batire likugwira ntchito, vinthu vinyake vya magesi vingaŵa kuti vyavunda; Ma dendrite agho ghakupangika pa ma electrode apo ŵakukwera njinga ghangapangiska kuti magesi ghaŵe ghafupi mukati mwa batire; Separator yingaŵa yakunangika; Kawonekero ka kristalo ka vinthu vyakugwira ntchito kakusintha pa nyengo ya mzere wakuwerezgawerezga-kufumiska, ntheura kukuchepeska ntchito yake.
Kusunga vinthu
Kugwira ntchito kwa kusunga batire kukung’anamura umo nkhongono zachilengiwa zikutayikira mukati mwa batire para lili mu mtundu wakujulika-circuit mu nyengo zakupambanapambana za chilengiwa (nga ni kutentha na chinyezi). Chinthu ichi chikumanyikwaso kuti kujifumiska -. Usange chiŵelengero cha nkhongono izo zikutayika pa nyengo yakusungirako nchichoko, chikulongora kuti batire lili na ntchito yiwemi chomene yakusungirako.
Para batire lili mu mtundu wakujulika-circuit, nangauli likupereka yayi nkhongono za magesi kuwaro, likuchitikaso self-discharge process. Chinthu ichi chikuchitika chomene chifukwa cha kukhazikika kwa thermodynamic kwa ma electrode mu malo gha electrolyte, ndipo ivi vikupangiska kuti paŵe vyakuchitika vya redox pakati pa ma electrode. Nangauli kuli nyengo yakuuma, usange chidindo chikukhozga yayi, kunjira kwa vinthu vya kuwaro nga ni mphepo panji chinyezi kungapangiska kuti batire liŵe na self-discharge effect mukati mwa batire.
Self-discharge rate yingalongosorekaso nga ni unandi wa mazuŵa agho ghakutora kuti nkhongono ya batire yichepeskeke kufika pa mtengo wakumanyikwa para yasungika, iyo yikumanyikwa kuti umoyo wa mashelufu.Pali umoyo wa mashelufu wakuuma na umoyo wa mashelufu ghakunyeŵa. Mwaciyelezgero, batire lakusungiramo vinthu, kwambura kuŵikamo electrolyte pambere lindaseŵezeskeke, lingasungika nyengo yitali; batiri nthena lingaŵa na umoyo utali wa mashelufu wakuuma. Kusunga na electrolyte kukuchemeka kusunga kwakunyeŵa; kusunga vyakunyeŵa kukupangiska kuti paŵe nkhongono ya self-discharge effect ndiposo umoyo wa mashelufu wakunyeŵa ufupi. Mwachiyelezgero, batire la zinc-siliva lingaŵa na umoyo wakuuma wa vyaka 5–8, apo umoyo wake wakunyeŵa kanandi ukukhala myezi yichoko waka.