నిర్దిష్ట డిశ్చార్జ్ పరిస్థితులలో బ్యాటరీ విడుదల చేయగల విద్యుత్ మొత్తాన్ని బ్యాటరీ కెపాసిటీ అంటారు, ఇది C గుర్తుతో సూచించబడుతుంది. దీని యూనిట్ సాధారణంగా A·h లేదా mA·hగా వ్యక్తీకరించబడుతుంది.
1. సైద్ధాంతిక సామర్థ్యం (C0)
సైద్ధాంతిక సామర్థ్యం అనేది అన్ని క్రియాశీల పదార్థాలు ప్రవాహాన్ని ఏర్పరుచుకునే ప్రతిచర్యలో- పాల్గొంటాయని భావించి బ్యాటరీ అందించగల విద్యుత్ మొత్తం. ఫెరడే చట్టం ప్రకారం లెక్కించిన క్రియాశీల పదార్ధానికి సమానమైన ఎలెక్ట్రోకెమికల్ ఆధారంగా బ్యాటరీ ప్రతిచర్య సమీకరణంలో ఉపయోగించిన క్రియాశీల పదార్ధం మొత్తాన్ని ఉపయోగించి సైద్ధాంతిక సామర్థ్యాన్ని ఖచ్చితంగా లెక్కించవచ్చు.
ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణం గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహించినప్పుడు, ఎలక్ట్రోడ్ల వద్ద రసాయన ప్రతిచర్యకు లోనయ్యే పదార్ధం మొత్తం దాని గుండా వెళుతున్న విద్యుత్ మొత్తానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని ఫెరడే చట్టం పేర్కొంది. గణితశాస్త్రపరంగా, దీనిని ఇలా వ్యక్తీకరించవచ్చు...
ఎలక్ట్రోలైట్ ద్రావణం గుండా విద్యుత్ ప్రవాహం ప్రవహించినప్పుడు, ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద రసాయన ప్రతిచర్యకు గురైన పదార్ధం మొత్తం దాని గుండా వెళుతున్న విద్యుత్ మొత్తానికి నేరుగా అనులోమానుపాతంలో ఉంటుందని ఫెరడే చట్టం పేర్కొంది. గణితశాస్త్రపరంగా, ఇది ఇలా వ్యక్తీకరించబడింది:
ఇక్కడ Q అనేది ఎలక్ట్రోడ్ రియాక్షన్ (A·h) గుండా వెళుతున్న విద్యుత్ మొత్తం;
m అనేది క్రియాశీల పదార్ధం యొక్క ద్రవ్యరాశి ప్రతిచర్య (g);
M అనేది క్రియాశీల పదార్ధం (g/mol) యొక్క మోలార్ ద్రవ్యరాశి;
F అనేది ఫెరడే స్థిరాంకం, సుమారుగా 96500 C/mol లేదా 26.8 A·h/mol.
సమీకరణం (2-6) అనేది మాస్ m యొక్క క్రియాశీల పదార్ధం యొక్క పూర్తి ప్రతిచర్య తర్వాత విడుదలైన విద్యుత్ Q మొత్తంగా కూడా అర్థం చేసుకోవచ్చు. విద్యుత్ Q మొత్తం అనేది ఎలక్ట్రోడ్ వద్ద క్రియాశీల పదార్ధం యొక్క సైద్ధాంతిక సామర్థ్యం (C₀), ద్రవ్యరాశి m యొక్క క్రియాశీల పదార్ధం పూర్తిగా ప్రతిచర్యలో పాల్గొన్నప్పుడు విడుదలయ్యే విద్యుత్ మొత్తాన్ని సూచిస్తుంది.
కాబట్టి, సమీకరణం (2-6) కూడా ఇలా వ్రాయవచ్చు:
ఫార్ములాలో, K అనేది క్రియాశీల పదార్ధానికి సమానమైన ఎలెక్ట్రోకెమికల్, K=M / 26.8 [g/(A·h)]ని సూచిస్తుంది, ఇది 1 A·h ఛార్జ్ని పొందేందుకు అవసరమైన క్రియాశీల పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశిని సూచిస్తుంది. ఫార్ములా (2-7) అనేది ఎలక్ట్రోడ్ క్రియాశీల పదార్థాల సైద్ధాంతిక సామర్థ్యాన్ని లెక్కించడానికి సూత్రం. సాధారణంగా ఉపయోగించే ఎలక్ట్రోడ్ క్రియాశీల పదార్థాల ఎలెక్ట్రోకెమికల్ సమానమైనవి టేబుల్ 2-2లో చూపబడ్డాయి. ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాల యొక్క సైద్ధాంతిక నిర్దిష్ట సామర్థ్యాన్ని పోల్చడానికి ఎలక్ట్రోకెమికల్ సమానమైనది ఉపయోగించబడుతుంది.
టేబుల్ 2-2 సాధారణంగా ఉపయోగించే ఎలక్ట్రోడ్ యాక్టివ్ మెటీరియల్స్ యొక్క ఎలక్ట్రోకెమికల్ సమానమైనవి
| క్రియాశీల పదార్ధం | మోలార్ ద్రవ్యరాశి/(గ్రా/మోల్) | ప్రతిచర్యలో ఉత్పత్తి చేయబడిన ఎలక్ట్రాన్ల సంఖ్య (n) | ఎలక్ట్రోకెమికల్ సమానం [g/(A·h)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| లి | 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. రేటెడ్ కెపాసిటీ (C₀)
రేటెడ్ కెపాసిటీ అనేది జాతీయ లేదా సంబంధిత డిపార్ట్మెంటల్ ప్రమాణాల ద్వారా నిర్దేశించబడిన నిర్దిష్ట ఉత్సర్గ పరిస్థితులలో (ఉష్ణోగ్రత, ఉత్సర్గ రేటు మరియు ముగింపు వోల్టేజ్ వంటివి) బ్యాటరీ డిశ్చార్జ్ చేయవలసిన కనీస సామర్థ్యం.
3. వాస్తవ సామర్థ్యం (C)
వేరియబుల్ కరెంట్ డిచ్ఛార్జ్ సమయంలో
ఫార్ములాలో, I--డిచ్ఛార్జ్ కరెంట్ను సూచిస్తుంది, ఇది డిశ్చార్జ్ టైమ్ t యొక్క విధి;
T--డిచ్ఛార్జ్ నుండి ముగింపు వోల్టేజ్ వరకు సమయాన్ని సూచిస్తుంది.
అంతర్గత నిరోధం మరియు ఇతర కారకాల కారణంగా, క్రియాశీల పదార్ధం పూర్తిగా ఉపయోగించబడదు; అంటే, క్రియాశీల పదార్థం యొక్క వినియోగ రేటు ఎల్లప్పుడూ 1 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, రసాయన శక్తి మూలం యొక్క వాస్తవ సామర్థ్యం మరియు రేట్ సామర్థ్యం ఎల్లప్పుడూ సైద్ధాంతిక సామర్థ్యం కంటే తక్కువగా ఉంటాయి. క్రియాశీల పదార్థం యొక్క వినియోగ రేటు ఇలా నిర్వచించబడింది...
ఇక్కడ m అనేది క్రియాశీల పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశి;
m₁ అనేది వాస్తవ సామర్థ్యం విడుదలైనప్పుడు వినియోగించబడే క్రియాశీల పదార్థం యొక్క ద్రవ్యరాశి.
బ్యాటరీ యొక్క వాస్తవ సామర్థ్యం ఉత్సర్గ కరెంట్తో దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉంటుంది. అధిక-ప్రస్తుత ఉత్సర్గ సమయంలో, ఎలక్ట్రోడ్ ధ్రువణత పెరుగుతుంది, అంతర్గత నిరోధకత పెరుగుతుంది, డిశ్చార్జ్ వోల్టేజ్ వేగంగా పడిపోతుంది మరియు బ్యాటరీ యొక్క శక్తి సామర్థ్యం తగ్గుతుంది, ఫలితంగా తక్కువ వాస్తవ సామర్థ్యం విడుదల అవుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, తక్కువ-రేటు ఉత్సర్గ పరిస్థితులలో, డిశ్చార్జ్ వోల్టేజ్ నెమ్మదిగా పడిపోతుంది మరియు బ్యాటరీ ద్వారా విడుదల చేయబడిన వాస్తవ సామర్థ్యం తరచుగా రేట్ చేయబడిన సామర్థ్యం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.
4. మిగిలిన సామర్థ్యం
మిగిలిన కెపాసిటీ అనేది నిర్దిష్ట డిశ్చార్జ్ రేటుతో బ్యాటరీని డిశ్చార్జ్ చేసిన తర్వాత మిగిలి ఉన్న ఉపయోగించగల సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది. బ్యాటరీ యొక్క ప్రారంభ వినియోగంలో డిశ్చార్జ్ రేటు మరియు డిశ్చార్జ్ సమయం, అలాగే బ్యాటరీ వృద్ధాప్యం స్థాయి మరియు అప్లికేషన్ వాతావరణం వంటి అంశాల ద్వారా మిగిలిన సామర్థ్యం యొక్క అంచనా మరియు గణన ప్రభావితమవుతుంది, ఇది ఖచ్చితమైన అంచనాను కొంత కష్టతరం చేస్తుంది.
5. n-గంట రేటు కెపాసిటీ
n-గంట రేట్ కెపాసిటీ అనేది n-గంట రేటు డిశ్చార్జ్ కరెంట్లో నిర్దేశిత ముగింపు వోల్టేజ్ చేరుకునే వరకు పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన బ్యాటరీ ద్వారా విడుదలయ్యే విద్యుత్ మొత్తాన్ని సూచిస్తుంది.
6. ఉపయోగించగల సామర్థ్యం
ఉపయోగించగల సామర్థ్యం అనేది నిర్దిష్ట పరిస్థితులలో పూర్తిగా ఛార్జ్ చేయబడిన బ్యాటరీ నుండి విడుదలయ్యే విద్యుత్ మొత్తాన్ని సూచిస్తుంది.
