Jumlah tenaga elektrik yang boleh dikeluarkan oleh bateri dalam keadaan nyahcas tertentu dipanggil kapasiti bateri, dilambangkan dengan simbol C. Unitnya biasanya dinyatakan sebagai A·h atau mA·h.
1. Kapasiti Teori (C0)
Kapasiti teori ialah jumlah tenaga elektrik yang boleh diberikan oleh bateri dengan mengandaikan semua bahan aktif mengambil bahagian dalam-tindak balas membentuk aliran. Kapasiti teori boleh dikira dengan tepat menggunakan jumlah bahan aktif yang digunakan dalam persamaan tindak balas bateri, berdasarkan persamaan elektrokimia bahan aktif yang dikira mengikut hukum Faraday.
Hukum Faraday menyatakan bahawa apabila arus elektrik melalui larutan elektrolit, jumlah bahan yang mengalami tindak balas kimia pada elektrod adalah berkadar terus dengan jumlah elektrik yang melaluinya. Secara matematik, ini boleh dinyatakan sebagai...
Hukum Faraday menyatakan bahawa apabila arus elektrik melalui larutan elektrolit, jumlah bahan yang mengalami tindak balas kimia pada elektrod adalah berkadar terus dengan jumlah elektrik yang melaluinya. Secara matematik, ini dinyatakan sebagai:
Di mana Q ialah jumlah elektrik yang melalui tindak balas elektrod (A·h);
m ialah jisim bahan aktif yang bertindak balas (g);
M ialah jisim molar bahan aktif (g/mol);
F ialah pemalar Faraday, lebih kurang 96500 C/mol atau 26.8 A·h/mol.
Persamaan (2-6) juga boleh difahami sebagai jumlah elektrik Q yang dibebaskan selepas tindak balas lengkap bahan aktif berjisim m. Jumlah tenaga elektrik Q ialah kapasiti teori (C₀) bahan aktif pada elektrod, mewakili jumlah tenaga elektrik yang dibebaskan apabila bahan aktif berjisim m mengambil bahagian sepenuhnya dalam tindak balas.
Oleh itu, persamaan (2-6) juga boleh ditulis sebagai:
Dalam formula, K mewakili setara elektrokimia bahan aktif, K=M / 26.8 [g/(A·h)], yang merujuk kepada jisim bahan aktif yang diperlukan untuk mendapatkan 1 A·h cas. Formula (2-7) ialah formula untuk mengira kapasiti teori bahan aktif elektrod. Kesetaraan elektrokimia bagi bahan aktif elektrod yang biasa digunakan ditunjukkan dalam Jadual 2-2. Setara elektrokimia boleh digunakan untuk membandingkan kapasiti khusus teori bahan elektrod.
Jadual 2-2 Setara Elektrokimia Bahan Aktif Elektrod Yang Biasa Digunakan
| Bahan Aktif | Jisim Molar/(g/mol) | Bilangan Elektron Dijana dalam Tindak Balas (n) | Setara Elektrokimia [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. Kapasiti Ternilai (C₀)
Kapasiti ternilai ialah kapasiti minimum yang harus dilepaskan oleh bateri dalam keadaan nyahcas tertentu (seperti suhu, kadar nyahcas dan voltan penamatan) seperti yang ditetapkan oleh piawaian kebangsaan atau jabatan yang berkaitan.
3. Kapasiti Sebenar (C)
Semasa nyahcas arus berubah-ubah
Dalam formula, I--mewakili arus nyahcas, fungsi masa nyahcas t;
T--mewakili masa dari nyahcas ke voltan penamatan.
Oleh kerana rintangan dalaman dan faktor lain, bahan aktif tidak dapat digunakan sepenuhnya; iaitu, kadar penggunaan bahan aktif sentiasa kurang daripada 1. Oleh itu, kapasiti sebenar dan kapasiti terkadar sumber kuasa kimia sentiasa lebih rendah daripada kapasiti teori. Kadar penggunaan bahan aktif ditakrifkan sebagai...
Di mana m ialah jisim bahan aktif;
m₁ ialah jisim bahan aktif yang digunakan apabila kapasiti sebenar dilepaskan.
Kapasiti sebenar bateri berkait rapat dengan arus nyahcas. Semasa nyahcas-arus tinggi, polarisasi elektrod meningkat, rintangan dalaman meningkat, voltan nyahcas menurun dengan cepat dan kecekapan tenaga bateri berkurangan, menyebabkan kapasiti sebenar yang lebih rendah dikeluarkan. Sebaliknya, dalam keadaan nyahcas-kadar rendah, voltan nyahcas menurun dengan perlahan dan kapasiti sebenar yang dikeluarkan oleh bateri selalunya lebih tinggi daripada kapasiti terkadar.
4. Baki Kapasiti
Baki kapasiti merujuk kepada kapasiti boleh guna yang tinggal selepas bateri dinyahcas pada kadar nyahcas tertentu. Anggaran dan pengiraan kapasiti baki dipengaruhi oleh faktor seperti kadar nyahcas dan masa nyahcas semasa penggunaan awal bateri, serta tahap penuaan bateri dan persekitaran aplikasi, menjadikan anggaran yang tepat agak sukar.
5. n-Kapasiti Kadar Jam
n-kapasiti kadar jam merujuk kepada jumlah elektrik yang dikeluarkan oleh bateri yang dicas penuh apabila dinyahcas pada arus nyahcas kadar n-jam sehingga voltan penamatan yang ditentukan dicapai.
6. Kapasiti Boleh Digunakan
Kapasiti boleh guna merujuk kepada jumlah elektrik yang dikeluarkan daripada bateri yang dicas penuh di bawah keadaan tertentu.
