Белгілі бір зарядсыздану жағдайында батарея шығара алатын электр энергиясының мөлшері батарея сыйымдылығы деп аталады, оны C белгісімен белгілейді. Оның бірлігі әдетте A·h немесе mA·h ретінде көрсетіледі.
1. Теориялық сыйымдылық (C0)
Теориялық сыйымдылық – барлық белсенді материалдар ағын түзу реакциясына-қатысса, батарея қамтамасыз ете алатын электр энергиясының мөлшері. Теориялық сыйымдылықты Фарадей заңы бойынша есептелген белсенді материалдың электрохимиялық эквивалентіне негізделген аккумуляторлық реакция теңдеуінде қолданылатын белсенді материалдың мөлшерін пайдаланып дәл есептеуге болады.
Фарадей заңы электролит ерітіндісінен электр тогы өткенде электродтардағы химиялық реакцияға түсетін заттың мөлшері өтетін электр мөлшеріне тура пропорционал болатынын айтады. Математикалық түрде оны мына түрде көрсетуге болады...
Фарадей заңы электролит ерітіндісінен электр тогы өткенде электродтағы химиялық реакцияға түсетін заттың мөлшері өтетін электр мөлшеріне тура пропорционал болатынын айтады. Математикалық түрде бұл келесідей өрнектеледі:
Мұндағы Q – электродтық реакция арқылы өтетін электр мөлшері (A·h);
m – әрекеттесетін белсенді заттың массасы (г);
М – белсенді заттың молярлық массасы (г/моль);
F – Фарадей тұрақтысы, шамамен 96500 С/моль немесе 26,8 А·сағ/моль.
(2-6) теңдеуді массасы m белсенді заттың толық реакциясынан кейін бөлінетін Q электр мөлшері ретінде де түсінуге болады. Q электр энергиясының мөлшері - массасы m белсенді зат реакцияға толық қатысқан кезде бөлінетін электр энергиясының мөлшерін көрсететін электродтағы белсенді заттың теориялық сыйымдылығы (C₀).
Сондықтан (2-6) теңдеуді былай да жазуға болады:
Формуладағы K белсенді материалдың электрохимиялық эквивалентін көрсетеді, K=M / 26,8 [г/(А·сағ)], ол 1 Ah·сағ заряд алу үшін қажетті белсенді материалдың массасына жатады. Формула (2-7) электродтық белсенді материалдардың теориялық сыйымдылығын есептеу формуласы. Жиі қолданылатын электродтық белсенді материалдардың электрохимиялық эквиваленттері 2-2 кестеде көрсетілген. Электрохимиялық эквивалент электродтық материалдардың теориялық меншікті сыйымдылығын салыстыру үшін пайдаланылуы мүмкін.
Кесте 2-2 Жиі қолданылатын электродты белсенді материалдардың электрохимиялық эквиваленттері
| Белсенді зат | Молярлық масса/(г/моль) | Реакцияда түзілген электрондар саны (n) | Электрохимиялық эквивалент [г/(А·сағ)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| Ли | 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. Номиналды сыйымдылық (C₀)
Номиналды сыйымдылық – ұлттық немесе тиісті ведомстволық стандарттарда қарастырылған белгілі бір разряд жағдайында (температура, разряд жылдамдығы және тоқтату кернеуі сияқты) аккумулятор зарядсыздандырылуы тиіс ең аз сыйымдылық.
3. Нақты сыйымдылық (C)
Айнымалы ток разряды кезінде
Формулада I- разрядтық токты көрсетеді, разряд уақытының функциясы t;
T – разрядтан бастап тоқтату кернеуіне дейінгі уақытты білдіреді.
Ішкі қарсылыққа және басқа факторларға байланысты белсенді материалды толық пайдалану мүмкін емес; яғни белсенді материалды пайдалану коэффициенті әрқашан 1-ден аз. Сондықтан химиялық қуат көзінің нақты қуаты мен номиналды қуаты әрқашан теориялық қуаттан төмен. Белсенді материалды пайдалану коэффициенті ... ретінде анықталады.
Мұндағы m – белсенді заттың массасы;
m₁ – нақты сыйымдылық босатылған кезде тұтынылатын белсенді материалдың массасы.
Аккумулятордың нақты сыйымдылығы разрядтық токпен тығыз байланысты. Токтың жоғары-разряды кезінде электродтың поляризациясы артады, ішкі кедергісі артады, разряд кернеуі тез төмендейді және батареяның энергия тиімділігі төмендейді, нәтижесінде босатылған нақты сыйымдылық төмендейді. Керісінше, төмен -разряд жағдайында разряд кернеуі баяу төмендейді және батарея шығаратын нақты сыйымдылық жиі номиналды қуаттан жоғары болады.
4. Қалған сыйымдылық
Қалған сыйымдылық батареяның белгілі бір зарядсыздану жылдамдығымен заряды біткеннен кейін қалған пайдалы сыйымдылықты білдіреді. Қалған сыйымдылықты бағалауға және есептеуге батареяны бастапқы пайдалану кезінде зарядсыздану жылдамдығы мен разряд уақыты, сондай-ақ батареяның ескіру дәрежесі және қолданбалы орта сияқты факторлар әсер етеді, бұл нақты бағалауды біршама қиындатады.
5. n-Сағат жылдамдығының сыйымдылығы
n-сағаттық сыйымдылық белгіленген тоқтату кернеуіне жеткенге дейін n-сағаттық разрядтық токпен зарядсызданған кезде толық зарядталған батарея шығаратын электр энергиясының мөлшерін білдіреді.
6. Қолданылатын қуат
Пайдаланылатын сыйымдылық белгіленген шарттарда толық зарядталған аккумулятордан бөлінетін электр энергиясының мөлшерін білдіреді.
