¿Qué es la capacidad de la batería y de qué depende?

Mirando las marcas de cualquier batería moderna, ya sea batería del teléfono celular de iones de litio o una batería de plomo-ácido de una fuente de alimentación ininterrumpida: siempre podemos encontrar información no solo sobre el voltaje nominal de una fuente de alimentación dada, sino también sobre su capacidad eléctrica.

Típicamente, estos son números como: 2200 mAh (leído como 2200 miliamperios-hora), 4Ah (4 amperios-hora), etc. Como puede ver, una unidad de medida que no es del sistema - Ah (amperios-hora) - "amperios- hora ", pero no" farad " en cuanto a condensadores. Y el reloj aquí no aparece por una razón, sino porque una batería normal, a diferencia de un condensador convencional, puede alimentar la carga literalmente durante horas.

Si intentas explicarlo simplemente, entonces la capacidad de la batería en amperios horas Es una expresión numérica de cuánto tiempo una batería determinada puede alimentar una carga con un consumo de corriente específico.

Por ejemplo, si una batería con un voltaje nominal de 12 voltios está completamente cargada, mientras que tiene una capacidad de 4 Ah, esto significa que una carga con una corriente de consumo de 0,4 amperios, con un voltaje nominal de 12 voltios, esta batería podrá suministrar 10 horas hasta que se produce una condición en la que su descarga adicional se vuelve peligrosa para el rendimiento. Y a través de una carga con una corriente de consumo de 1 amperio, la misma batería se descargará durante 4 horas (en teoría, por supuesto).

Por supuesto, para cada batería hay un límite en la corriente de descarga máxima permitida, y cuanto mayor sea la corriente de descarga, menor será la linealidad de la característica de descarga y más rápida se agotará la batería en comparación con el tiempo estimado.

El voltaje mínimo permitido al que se puede descargar la batería también está regulado y siempre se indica en la documentación para una batería específica, así como el voltaje máximo seguro, por encima del cual es muy indeseable cargar la batería.

Por ejemplo, típico de una batería de iones de litio de 3.7 voltios, el voltaje de descarga mínimo máximo permitido es 2.75 voltios, y el máximo es 4.25 voltios. Si descarga una batería de litio a menos de 2.75 voltios, la batería comenzará a perder capacidad, y si la recarga más allá de lo posible, puede explotar.

Para una batería de plomo-ácido de 12 voltios, el mínimo extremadamente seguro es de 9.6 voltios, y el máximo al que puede cargar es de 13 voltios, etc.

Como puede ver, en la información de capacidad (en amperios-hora) los voltios no se mencionan en absoluto. Y mientras tanto, si traduce las horas en segundos y luego multiplica el valor de la capacidad por el voltaje de la batería, obtenemos el valor de la energía de carga de esta batería en julios:

De una forma u otra, la capacidad de una batería en funcionamiento es prácticamente independiente del voltaje en sus terminales en el momento actual. Pero cuando decimos "carga de la batería", no nos referimos a la capacidad, sino solo al voltaje al que está cargada la batería. Si la batería se carga al voltaje nominal, entonces puede contar con la capacidad que tiene la batería en ese momento. Si la batería está descargada, su capacidad no importa.

En este caso, la capacidad real de la batería, como se puede ver en la familia de características de descarga, depende en gran medida del valor de la corriente de descarga. ¡Una descarga de 10 horas y una descarga de 10 minutos, por ejemplo para una batería de plomo-ácido (vea la figura anterior), mostrará una diferencia de capacidad de aproximadamente la mitad!

Se puede encontrar una relación matemática aún más o menos exacta entre la corriente de descarga y el tiempo de descarga. una u otra instancia de la batería. Esta dependencia fue revelada por el científico alemán Peikert e introdujo el llamado "coeficiente de Peckert" p, que, por ejemplo, para baterías selladas de plomo-ácido se encuentra en la región de 1.25. Cuanto mayor sea la corriente de descarga, menor será el tiempo de descarga. Y la constante en el lado derecho de la ecuación: depende directamente de la capacidad nominal de la batería.

Si lo desea, la capacidad real de la batería se puede determinar de manera muy simple: cargue completamente la batería (al voltaje máximo permitido, que se indica en la documentación), y luego descárguela con corriente continua (cerca de la característica de descarga de 10 horas de la documentación) al voltaje de descarga final (que también se proporciona en documentación). Multiplique la corriente de descarga y el tiempo de descarga en horas: obtendrá la capacidad real de la batería en amperios o miliamperios-hora.