Ένα από τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά απόδοσης τουμπαταρίες αποθήκευσης ενέργειαςείναι η απόδοση εκφόρτισής τους. Για να χαρακτηριστεί η συμπεριφορά εκφόρτισης της μπαταρίας υπό διαφορετικές συνθήκες, είναι απαραίτητο να μετρηθεί η καμπύλη εκφόρτισης της μπαταρίας, η οποία είναι συνήθως μια καμπύλη που δείχνει τη μεταβολή της τάσης εκφόρτισης με την πάροδο του χρόνου. Οι διαφορετικές συνθήκες εκφόρτισης χαρακτηρίζονται από στρατηγικές εκφόρτισης και διαφορετικές στρατηγικές εκφόρτισης θα έχουν ως αποτέλεσμα διαφορετικές καμπύλες εκφόρτισης. Οι στρατηγικές εκφόρτισης περιλαμβάνουν συνήθως τη μέθοδο εκφόρτισης, το ρεύμα εκφόρτισης, την τάση τερματισμού και τη θερμοκρασία περιβάλλοντος.
Μέθοδος εκκένωσης
Υπάρχουν τρεις τρόποι αποφόρτισης μιας μπαταρίας: εκφόρτιση σταθερού ρεύματος, εκφόρτιση σταθερής αντίστασης και σταθερή εκφόρτιση ρεύματος. Τυπικές καμπύλες εκφόρτισης φαίνονται στο Σχήμα 1-5, το οποίο απεικονίζει τις αλλαγές στο ρεύμα εκφόρτισης, την τάση και την ισχύ κατά τη διάρκεια του χρόνου εκφόρτισης σε αυτούς τους τρεις τρόπους εκφόρτισης.
Κατά τη διάρκεια αποφόρτισης με σταθερή αντίσταση-, η τάση λειτουργίας και το ρεύμα εκφόρτισης της μπαταρίας μειώνονται σταδιακά με την πάροδο του χρόνου. Ομοίως, υπό σταθερή-εκφόρτιση ρεύματος, η τάση λειτουργίας μειώνεται επίσης καθώς συνεχίζεται η διαδικασία εκφόρτισης. Αυτή η μείωση της τάσης λειτουργίας με παρατεταμένο χρόνο εκφόρτισης οφείλεται στην αύξηση της εσωτερικής αντίστασης της μπαταρίας. Επιπλέον, με την αυξανόμενη χρήση της μπαταρίας σε ηλεκτρικά εργαλεία, ηλεκτρικά οχήματα και άλλες εφαρμογές, η συνεχής-εκφόρτιση ενέργειας γίνεται πιο διαδεδομένη. Κατά τη διάρκεια της σταθερής-εκφόρτισης ισχύος, η τάση της μπαταρίας μειώνεται συνεχώς ενώ το ρεύμα εκφόρτισης αυξάνεται συνεχώς καθώς προχωρά η εκφόρτιση.
Ρεύμα εκφόρτισης
Κατά τη λειτουργία της μπαταρίας, το ρεύμα που εξέρχεται ονομάζεται ρεύμα εκφόρτισης. Το ρεύμα εκφόρτισης αναφέρεται συνήθως ως ρυθμός εκφόρτισης και συχνά εκφράζεται χρησιμοποιώντας τον ωριαίο ρυθμό (επίσης γνωστό ως ωριαίος ρυθμός) και τον πολλαπλασιαστή.
Ο ρυθμός εκφόρτισης αναφέρεται στον ρυθμό με τον οποίο αποφορτίζεται μια μπαταρία, μετρούμενος σε χρόνο εκφόρτισης. Συγκεκριμένα, είναι ο χρόνος που απαιτείται για την πλήρη απελευθέρωση της χωρητικότητας της μπαταρίας χρησιμοποιώντας ένα συγκεκριμένο ρεύμα εκφόρτισης, που συνήθως εκφράζεται σε ώρες (h). Για παράδειγμα, για μια μπαταρία με ονομαστική χωρητικότητα 10 amp-ώρες (A·h), εάν είναι αποφορτισμένη με ρεύμα 2A, ο αντίστοιχος ρυθμός αποφόρτισης είναι 5 ώρες (10A·h/2A=5h), που σημαίνει ότι η μπαταρία αποφορτίζεται με ρυθμό 5 ωρών.
Ο ρυθμός εκφόρτισης αναφέρεται στην τρέχουσα τιμή, εκφρασμένη ως πολλαπλάσιο της ονομαστικής χωρητικότητας της μπαταρίας, όταν η πλήρης χωρητικότητα της μπαταρίας απελευθερώνεται πλήρως μέσα σε ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, εκφόρτιση 2C σημαίνει ότι το ρεύμα εκφόρτισης είναι διπλάσιο της ονομαστικής χωρητικότητας της μπαταρίας, συνήθως αντιπροσωπεύεται από 2C (όπου C αντιπροσωπεύει την ονομαστική χωρητικότητα της μπαταρίας). Για μια μπαταρία με ονομαστική χωρητικότητα 10A·h, εκφόρτιση 2C (εδώ υπάρχει ένα πρόβλημα διαστάσεων, δηλαδή, οι μονάδες χωρητικότητας και ρεύματος δεν είναι ίδιες, αλλά αυτή είναι μια κοινή χρήση, επομένως δεν θα αλλάξει) σημαίνει ότι το ρεύμα εκφόρτισης είναι 2 x 10=20 (A), που αντιστοιχεί σε ρυθμό εκφόρτισης 0,5 ώρα. Διαφορετικοί τύποι και σχέδια μπαταριών έχουν διαφορετική προσαρμοστικότητα στις συνθήκες εκφόρτισης: ορισμένες είναι πιο κατάλληλες για χαμηλή{12}}αποφόρτιση ρεύματος, ενώ άλλες έχουν καλύτερη απόδοση σε υψηλά ρεύματα. Γενικά, οι ρυθμοί εκφόρτισης μικρότεροι ή ίσοι με 0,5 C ονομάζονται χαμηλοί ρυθμοί. Αυτά μεταξύ 0,5C και 3,5C ονομάζονται μεσαίες τιμές. Αυτά μεταξύ 3,5C και 7C ονομάζονται υψηλά ποσοστά. και εκείνα που υπερβαίνουν τους 7 C ονομάζονται εξαιρετικά{20}}υψηλά ποσοστά.
Τάση τερματισμού
Κατά την εκφόρτιση της μπαταρίας, η αρχική τιμή τάσης ορίζεται ως η αρχική τάση λειτουργίας. όταν η τάση πέσει σε ένα όριο όπου η περαιτέρω εκφόρτιση δεν είναι πλέον κατάλληλη, αυτό το σημείο τάσης ονομάζεται τάση τερματισμού. Η συγκεκριμένη τιμή αυτής της τάσης τερματισμού συνήθως ορίζεται από τον ελεγκτή με βάση τις πραγματικές απαιτήσεις δοκιμής και την προηγούμενη εμπειρία.
Η καθορισμένη τάση τερματισμού ποικίλλει ανάλογα με τις διαφορετικές συνθήκες εκφόρτισης και τον αντίκτυπό τους στη χωρητικότητα και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Οι χαμηλότερες τάσεις τερματισμού χρησιμοποιούνται συνήθως σε περιβάλλοντα χαμηλής-θερμοκρασίας ή υπό συνθήκες υψηλής-εκφόρτισης ρεύματος, ενώ οι υψηλότερες τάσεις τερματισμού συνήθως ρυθμίζονται σε συνθήκες χαμηλής-απόρριψης ρεύματος. Αυτό συμβαίνει επειδή η πόλωση μεταξύ των ηλεκτροδίων της μπαταρίας αυξάνεται σημαντικά κατά την εκφόρτιση χαμηλής-θερμοκρασίας ή υψηλής-του ρεύματος, με αποτέλεσμα την ατελή χρήση των ενεργών υλικών και την ταχύτερη πτώση τάσης. Επομένως, η κατάλληλη μείωση της τάσης τερματισμού βοηθά στην απελευθέρωση περισσότερης ενέργειας. Αντίστροφα, όταν χρησιμοποιείτε χαμηλή-αφόρτιση ρεύματος, τα ενεργά εξαρτήματα της μπαταρίας χρησιμοποιούνται πληρέστερα. Σε αυτήν την περίπτωση, η αύξηση της τάσης τερματισμού για τον περιορισμό της βαθιάς εκφόρτισης μπορεί να επεκτείνει αποτελεσματικά τη συνολική διάρκεια ζωής της μπαταρίας.
Θερμοκρασία περιβάλλοντος
Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1-6, η θερμοκρασία περιβάλλοντος έχει σημαντικό αντίκτυπο στην καμπύλη εκφόρτισης. Σε υψηλότερες θερμοκρασίες, η καμπύλη εκφόρτισης παρουσιάζει μια σχετικά ήπια τάση. Ωστόσο, καθώς η θερμοκρασία μειώνεται, αυτή η αλλαγή γίνεται ολοένα και πιο δραστική. Ο βασικός λόγος είναι ότι σε χαμηλές θερμοκρασίες, ο ρυθμός μετανάστευσης των ιόντων μειώνεται, οδηγώντας σε αύξηση της ωμικής εσωτερικής αντίστασης. Σε ακραίες περιπτώσεις, εάν η θερμοκρασία είναι πολύ χαμηλή, ο ηλεκτρολύτης μπορεί να παγώσει, εμποδίζοντας έτσι την κανονική διαδικασία εκφόρτισης της μπαταρίας. Επιπλέον, σε χαμηλότερες θερμοκρασίες, η ηλεκτροχημική πόλωση και η πόλωση συγκέντρωσης ενισχύονται αντίστοιχα, επιταχύνοντας περαιτέρω τον ρυθμό αποσύνθεσης της καμπύλης εκφόρτισης.
Εικόνα 1-6 Καμπύλες εκφόρτισης μπαταριών μολύβδου-οξέος σε διαφορετικές θερμοκρασίες περιβάλλοντος
Χωρητικότητα και ειδική χωρητικότητα
Η χωρητικότητα της μπαταρίας αναφέρεται στην ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να ληφθεί από μια μπαταρία υπό ορισμένες συνθήκες εκφόρτισης. Η μονάδα συνήθως εκφράζεται ως αμπέρ-ώρα (Ah). Ανάλογα με την πραγματική κατάσταση, η χωρητικότητα της μπαταρίας μπορεί να χωριστεί περαιτέρω σε θεωρητική χωρητικότητα, πραγματική χωρητικότητα και ονομαστική χωρητικότητα.
Η θεωρητική χωρητικότητα (Co) αναφέρεται στην ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να παρασχεθεί υπό ιδανικές συνθήκες όταν το ενεργό υλικό συμμετέχει πλήρως στην ηλεκτροχημική αντίδραση της μπαταρίας. Αυτή η τιμή υπολογίζεται με βάση τη μάζα του ενεργού υλικού, σύμφωνα με το νόμο του Faraday. Ο νόμος του Faraday δηλώνει ότι υπάρχει μια άμεση αναλογική σχέση μεταξύ της μάζας του υλικού που συμμετέχει στην αντίδραση στο ηλεκτρόδιο και της ποσότητας φορτίου που μεταφέρει. όταν 1 mol ενεργού υλικού συμμετέχει στην ηλεκτροχημική διαδικασία της μπαταρίας, μπορεί να απελευθερώσει ένα φορτίο ισοδύναμο με 26,8 A·h ή 1 farad (F). Επομένως, υπάρχει ο ακόλουθος τύπος υπολογισμού:
Στον τύπο, m είναι η μάζα της δραστικής ουσίας όταν αντιδρά πλήρως. n είναι ο αριθμός των ηλεκτρονίων που αποκτήθηκαν ή χάθηκαν κατά τη διάρκεια της αντίδρασης ροής. και Μ είναι η μοριακή μάζα της δραστικής ουσίας.
Στον τύπο, το Κ ονομάζεται ηλεκτροχημικό ισοδύναμο της δραστικής ουσίας.
Όπως φαίνεται στην εξίσωση (1.5), η θεωρητική χωρητικότητα ενός ηλεκτροδίου σχετίζεται με τη μάζα του ενεργού υλικού και το ηλεκτροχημικό ισοδύναμο. Με την ίδια μάζα ενεργού υλικού, όσο μικρότερο είναι το ηλεκτροχημικό ισοδύναμο, τόσο μεγαλύτερη είναι η θεωρητική χωρητικότητα. Τα ηλεκτροχημικά ισοδύναμα ορισμένων υλικών ηλεκτροδίων φαίνονται στον Πίνακα 1-3.
Πίνακας 1-3 Ηλεκτροχημικά ισοδύναμα ορισμένων υλικών ηλεκτροδίων
| Αρνητικό υλικό ηλεκτροδίου | Πυκνότητα (g/cm³) | Ειδική χωρητικότητα (mA·h/g) | Υλικό θετικού ηλεκτροδίου | Πυκνότητα (g/cm³) | Ειδική χωρητικότητα (mA·h/g) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂ | - | 0.037 | O₂ | - | 0.30 |
| Li | 0.534 | 0.259 | SOCl2 | 1.63 | 2.22 |
| Mg | 0.74 | 0.454 | Πριν | 7.4 | 2.31 |
| Ο Αλ | 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 |
Επιπλέον, χρησιμοποιούνται συχνά οι έννοιες της πραγματικής χωρητικότητας και της ονομαστικής χωρητικότητας. Η πραγματική χωρητικότητα αναφέρεται στη συνολική ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να παρέχει μια μπαταρία υπό συγκεκριμένες συνθήκες εκφόρτισης. Η πραγματική χωρητικότητα περιορίζεται όχι μόνο από τη θεωρητική μέγιστη τιμή αλλά και από τις συγκεκριμένες συνθήκες εκφόρτισης.
Η ονομαστική χωρητικότητα, από την άλλη πλευρά, είναι ένα πρότυπο σύνολο για την μπαταρία κατά τη διάρκεια της διαδικασίας σχεδιασμού και κατασκευής. δηλαδή η ελάχιστη χωρητικότητα εξόδου που πρέπει να επιτύχει η μπαταρία υπό καθορισμένες συνθήκες εκφόρτισης, γνωστή και ως ονομαστική χωρητικότητα.
Κατά τη σύγκριση διαφορετικών τύπων μπαταριών της ίδιας σειράς, χρησιμοποιείται συνήθως συγκεκριμένη χωρητικότητα για αξιολόγηση. Συγκεκριμένα, η ειδική χωρητικότητα αναφέρεται στην ποσότητα ηλεκτρικής ενέργειας που μπορεί να παρέχει μια μπαταρία ανά μονάδα μάζας ή όγκου, δηλαδή χωρητικότητα ειδικής μάζας (Ah/kg) και ογκομετρική ειδική χωρητικότητα (Ah/L). Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι κατά τον υπολογισμό της μάζας και του όγκου μιας μπαταρίας, εκτός από την εξέταση των υλικών του ηλεκτροδίου και του ηλεκτρολύτη, πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη και άλλα εξαρτήματα της μπαταρίας, όπως το περίβλημα, ο διαχωριστής και τα σχετικά αγώγιμα εξαρτήματα. Ειδικά για μπαταρίες αποθήκευσης και κυψέλες καυσίμου, η συνολική μάζα και ο όγκος περιλαμβάνουν επίσης όλο τον απαραίτητο βοηθητικό εξοπλισμό, όπως δεξαμενές αποθήκευσης υγρών, συσκευές ενεργοποίησης (για μπαταρίες αποθήκευσης) ή συστήματα αποθήκευσης και παροχής ενεργών υλικών, συστήματα ελέγχου, μονάδες θέρμανσης κ.λπ. (για κυψέλες καυσίμου).
Εισάγοντας την έννοια της ειδικής χωρητικότητας, μπορούμε να συγκρίνουμε την απόδοση μπαταριών διαφορετικών τύπων και μεγεθών. Η χωρητικότητα της μπαταρίας χωρίζεται σε θεωρητική χωρητικότητα και πραγματική χωρητικότητα. Αντιστοίχως, η συγκεκριμένη ικανότητα έχει επίσης θεωρητικές και πραγματικές πτυχές.
Ενέργεια και ειδική ενέργεια
Η ενέργεια της μπαταρίας αναφέρεται στη συνολική ηλεκτρική ενέργεια που παράγει η μπαταρία κατά την εκτέλεση εργασιών υπό συγκεκριμένες συνθήκες εκφόρτισης, εκφραζόμενη γενικά σε watt{0}}ώρες (W·h). Η ενέργεια της μπαταρίας έχει επίσης μια θεωρητική ενέργεια και μια πραγματική ενέργεια.
Υποθέτοντας ότι η μπαταρία παραμένει σε ισορροπία κατά την εκφόρτιση και η τάση εκφόρτισής της είναι σταθερή ίση με την ηλεκτροκινητική της δύναμη, και επίσης υποθέτοντας ότι όλα τα ενεργά υλικά συμμετέχουν στη χημική αντίδραση, τότε η ενέργεια που παρέχει η μπαταρία θα πρέπει να είναι ίση με τη θεωρητική μέγιστη ενέργεια Wo.
Η θεωρητική ενέργεια μιας μπαταρίας είναι το μέγιστο μη-όγκο έργο που εκτελεί η μπαταρία υπό συνθήκες σταθερής θερμοκρασίας, σταθερής πίεσης και αναστρέψιμης εκφόρτισης.
Η πραγματική ενέργεια (W) αναφέρεται στην ενέργεια που πραγματικά παρέχεται από μια μπαταρία υπό ορισμένες συνθήκες εκφόρτισης. Εξάγεται αριθμητικά πολλαπλασιάζοντας την πραγματική χωρητικότητα με τη μέση τάση λειτουργίας. Επειδή τα ενεργά υλικά μέσα στη μπαταρία δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν πλήρως και η τάση λειτουργίας της είναι συνήθως χαμηλότερη από τη θεωρητική ηλεκτροκινητική δύναμη, η πραγματική ενέργεια είναι πάντα μικρότερη από τη θεωρητική ενέργεια.
Η ειδική ενέργεια αναφέρεται στην ενέργεια που απελευθερώνεται από μια μπαταρία ανά μονάδα μάζας ή μονάδα όγκου. Η ενέργεια εξόδου ανά μονάδα μάζας μπαταρίας ορίζεται ως ενέργεια ειδικής μάζας, που συνήθως μετράται σε watt-ώρες ανά κιλό (Wh/kg). Η παραγωγή ενέργειας ανά μονάδα όγκου μπαταρίας ορίζεται ως ογκομετρική ειδική ενέργεια, που συνήθως εκφράζεται σε watt{3}}ώρες ανά λίτρο (Wh/L). Επιπλέον, η έννοια της ειδικής ενέργειας μπορεί να υποδιαιρεθεί περαιτέρω σε θεωρητική (W) και πραγματική (W), όπου η θεωρητική ενέργεια ειδικής μάζας μπορεί να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας την εξίσωση (1.9):
Στον τύπο, το K+ είναι το ηλεκτροχημικό ισοδύναμο του υλικού του θετικού ηλεκτροδίου. Το K- είναι το ηλεκτροχημικό ισοδύναμο του υλικού αρνητικού ηλεκτροδίου. και Ε είναι η ηλεκτροκινητική δύναμη της μπαταρίας.
Ισχύς και συγκεκριμένη ισχύς
Η ισχύς μπαταρίας αναφέρεται στην ενέργεια εξόδου μιας μπαταρίας ανά μονάδα χρόνου υπό συγκεκριμένες συνθήκες εκφόρτισης και η μονάδα μέτρησής της είναι watt (W) ή κιλοβάτ (kW). Όταν αυτή η ισχύς εξόδου λαμβάνεται υπόψη σε σχέση με τη μάζα ή τον όγκο της μπαταρίας, προκύπτει η έννοια της ειδικής ισχύος. Συγκεκριμένα, η ισχύς ειδικής μάζας μετρά πόσα watt ισχύος μπορεί να παρέχει μια μονάδα μάζας μπαταρίας και η μονάδα της είναι W/kg. ενώ η ογκομετρική ειδική ισχύς αντανακλά την ισχύ που παράγεται από μια μονάδα όγκου μπαταρίας και η αντίστοιχη μονάδα είναι W/L.
Η ισχύς και η ειδική ισχύς υποδεικνύουν τον ρυθμό αποφόρτισης μιας μπαταρίας. Η υψηλότερη ισχύς της μπαταρίας σημαίνει ότι η μπαταρία μπορεί να αποφορτιστεί με υψηλό ρεύμα ή υψηλούς ρυθμούς. Για παράδειγμα, μια μπαταρία ψευδαργύρου-ασημί μπορεί να επιτύχει συγκεκριμένη ισχύ άνω των 100 W/kg κατά την εκφόρτιση σε μεσαία πυκνότητα ρεύματος, υποδεικνύοντας χαμηλή εσωτερική αντίσταση και καλή απόδοση εκφόρτισης υψηλού-ρυθμού. Αντίθετα, μια μπαταρία ξηρού στοιχείου ψευδαργύρου-μαγγανίου μπορεί να επιτύχει μόνο συγκεκριμένη ισχύ 10 W/kg όταν λειτουργεί με χαμηλή πυκνότητα ρεύματος, υποδηλώνοντας υψηλή εσωτερική αντίσταση και χαμηλή απόδοση εκφόρτισης υψηλής-του ρυθμού. Παρόμοια με την ενέργεια της μπαταρίας, η ισχύς έχει επίσης θεωρητική ισχύ και πραγματική ισχύ.
Η θεωρητική ισχύς μιας μπαταρίας μπορεί να εκφραστεί ως:
Στον τύπο, t είναι ο χρόνος. Co είναι η θεωρητική χωρητικότητα της μπαταρίας. και είμαι το ρεύμα.
Η πραγματική ισχύς της μπαταρίας πρέπει να είναι:
Στον τύπο, Ι2Το R αντιπροσωπεύει την ισχύ που καταναλώνεται από την εσωτερική αντίσταση της μπαταρίας. Αυτή η ισχύς είναι άχρηστη για το εφαρμοζόμενο φορτίο. ουσιαστικά μετατρέπεται σε θερμική ενέργεια και απελευθερώνεται ως θερμότητα.
Κύκλος ζωής
Για τις μπαταρίες, η διάρκεια του κύκλου ή ο κύκλος χρήσης είναι ένας από τους βασικούς δείκτες για την αξιολόγηση της απόδοσης της μπαταρίας. Κάθε πλήρης-κύκλος εκφόρτισης φόρτισης θεωρείται χρονική περίοδος για μια μπαταρία.
Υπό συγκεκριμένες συνθήκες φόρτισης-εκφόρτισης, ο αριθμός των κύκλων που μπορεί να αντέξει μια μπαταρία πριν πέσει η χωρητικότητά της σε μια συγκεκριμένη καθορισμένη τιμή ορίζεται ως η διάρκεια του κύκλου ή ο κύκλος χρήσης της. Όσο μεγαλύτερη είναι η διάρκεια ζωής του κύκλου, τόσο καλύτερη είναι η απόδοση του κύκλου της μπαταρίας. Διαφορετικοί τύποι μπαταριών παρουσιάζουν διαφορετική διάρκεια ζωής. για παράδειγμα, οι μπαταρίες νικελίου-καδμίου μπορούν να επιτύχουν χιλιάδες κύκλους, ενώ οι μπαταρίες ψευδαργύρου-ασημιού έχουν σχετικά λιγότερους κύκλους, μερικές ακόμη και λιγότερους από εκατό. Αξίζει να σημειωθεί ότι ακόμη και οι μπαταρίες του ίδιου τύπου μπορεί να έχουν διαφορετική διάρκεια ζωής λόγω διαφορών στην εσωτερική τους δομή.
Η διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας επηρεάζεται από διάφορους παράγοντες. Εκτός από τη σωστή χρήση και συντήρηση, ισχύουν επίσης οι ακόλουθες βασικές πτυχές: ① Κατά τους κύκλους φόρτισης-εκφόρτισης, η επιφάνεια του ενεργού υλικού μειώνεται σταδιακά, οδηγώντας σε αύξηση της πυκνότητας του ρεύματος λειτουργίας και σε εντατική πόλωση. ② Τα ενεργά εξαρτήματα στα ηλεκτρόδια μπορεί να αποκολληθούν ή να μεταφερθούν. ③ Κατά τη λειτουργία της μπαταρίας, ορισμένα υλικά ηλεκτροδίων μπορεί να διαβρωθούν. ④ Οι δενδρίτες που σχηματίζονται στα ηλεκτρόδια κατά τη διάρκεια της ποδηλασίας μπορεί να προκαλέσουν βραχυκυκλώματα στο εσωτερικό της μπαταρίας. ⑤ Ο διαχωριστής μπορεί να καταστραφεί. ⑥ Η κρυσταλλική μορφολογία του ενεργού υλικού αλλάζει κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων κύκλων φόρτισης-εκφόρτισης, μειώνοντας έτσι τη δραστηριότητά του.
Απόδοση αποθήκευσης
Η απόδοση αποθήκευσης της μπαταρίας αναφέρεται στον βαθμό φυσικής απώλειας ενέργειας εντός της μπαταρίας όταν βρίσκεται σε κατάσταση ανοιχτού-κυκλώματος υπό συγκεκριμένες περιβαλλοντικές συνθήκες (όπως θερμοκρασία και υγρασία). Αυτό το φαινόμενο είναι επίσης γνωστό ως αυτο-αποφόρτιση. Εάν το ποσοστό της απώλειας ενέργειας κατά την αποθήκευση είναι μικρό, σημαίνει ότι η μπαταρία έχει εξαιρετική απόδοση αποθήκευσης.
Όταν μια μπαταρία βρίσκεται σε κατάσταση ανοιχτού-κυκλώματος, παρόλο που δεν παρέχει ηλεκτρική ενέργεια προς τα έξω, εξακολουθεί να υποβάλλεται σε διαδικασία αυτο-εκφόρτισης. Αυτό το φαινόμενο οφείλεται κυρίως στη θερμοδυναμική αστάθεια των ηλεκτροδίων στο περιβάλλον του ηλεκτρολύτη, που οδηγεί σε αυθόρμητες αντιδράσεις οξειδοαναγωγής μεταξύ των ηλεκτροδίων. Ακόμη και υπό ξηρές συνθήκες, εάν το σφράγισμα δεν είναι αρκετά σφιχτό, η διείσδυση εξωτερικών παραγόντων, όπως ο αέρας ή η υγρασία, μπορεί να προκαλέσει μια αυτο{4}}αποφόρτιση στο εσωτερικό της μπαταρίας.
Ο ρυθμός αυτο-αφόρτισης μπορεί επίσης να εκφραστεί ως ο αριθμός των ημερών που χρειάζονται για να μειωθεί η χωρητικότητα της μπαταρίας σε μια καθορισμένη τιμή κατά την αποθήκευση, γνωστή ως διάρκεια ζωής. Υπάρχουν διάρκεια αποθήκευσης σε στεγνό ράφι και διάρκεια ζωής σε υγρή κατάσταση. Για παράδειγμα, μια μπαταρία αποθήκευσης, χωρίς προσθήκη ηλεκτρολύτη πριν από τη χρήση, μπορεί να αποθηκευτεί για μεγάλο χρονικό διάστημα. μια τέτοια μπαταρία μπορεί να έχει μεγάλη διάρκεια ξηρής αποθήκευσης. Η αποθήκευση με ηλεκτρολύτη ονομάζεται υγρή αποθήκευση. Η αποθήκευση σε υγρή κατάσταση έχει ως αποτέλεσμα ισχυρότερο αποτέλεσμα αυτο-εκφόρτισης και σχετικά μικρότερη διάρκεια αποθήκευσης σε υγρή κατάσταση. Για παράδειγμα, μια μπαταρία ψευδαργύρου-ασημιού μπορεί να έχει διάρκεια ζωής σε στεγνό ράφι 5-8 χρόνια, ενώ η διάρκεια ζωής της σε υγρή κατάσταση είναι συνήθως μόνο μερικούς μήνες.