Vad är batterikapacitet och vad beror det på

Titta på markeringarna för alla moderna batterier, oavsett om litiumjonbatteri eller ett bly-syrabatteri från en oavbruten strömförsörjning - vi kan alltid hitta information där inte bara om nominell spänning för en given strömkälla, utan också om dess elektriska kapacitet.

Dessa är vanligtvis siffror som: 2200 mAh (läs som 2200 milliampere-timmar), 4Ah (4 ampere-timmar), etc. Som ni ser, en icke-systemmätningsenhet - Ah (Ampere hour) - “ampere- timme ", men inte" farad " som för kondensatorer. Och klockan här verkar inte av någon anledning, utan av att anledningen till att ett vanligt batteri, till skillnad från en konventionell kondensator, kan driva lasten bokstavligen i timmar.

Om du försöker förklara helt enkelt, då batterikapaciteten i amp-timmar Är ett numeriskt uttryck för hur länge ett givet batteri kan driva en last med en specifik strömförbrukning.

Om till exempel ett batteri med en nominell spänning på 12 volt är fulladdat, medan det har en kapacitet på 4 Ah, betyder detta att en last med en förbrukningsström på 0,4 ampere, med en nominell spänning på 12 volt, kommer detta batteri att kunna leverera i 10 timmar tills ett tillstånd inträffar där dess ytterligare urladdning blir farlig för prestanda. Och genom en last med en förbrukningsström på 1 ampere kommer samma batteri att laddas ur i 4 timmar (naturligtvis teoretiskt).

Naturligtvis finns det för varje batteri en gräns för den maximala tillåtna urladdningsströmmen, och ju högre urladdningsströmmen är, desto lägre blir lineariteten för urladdningskarakteristiken, och desto snabbare kommer batteriet att rinna ner jämfört med den uppskattade tiden.

Den minsta tillåtna spänning som batteriet kan laddas från regleras också och anges alltid i dokumentationen för ett specifikt batteri, liksom den maximala säkra spänningen över vilken det är mycket oönskat att ladda batteriet.

Exempelvis typiskt för ett 3,7-volt litiumjonbatteri är den maximala tillåtna minsta urladdningsspänningen 2,75 volt och det maximala är 4,25 volt. Om du laddar ur ett litiumbatteri till mindre än 2,75 volt, kommer batteriet att börja förlora kapaciteten, och om du laddar det uppåt kan det explodera.

För ett 12-volts blysyrabatteri är det extremt säkra minimum 9,6 volt, och det maximala till vilket du kan ladda är 13 volt etc.

Som ni kan se nämns inte volymen i kapacitetsinformationen (i ampertimmar) alls. Och under tiden, om du översätter timmarna i sekunder och sedan multiplicerar värdet på kapaciteten med batterispänningen, så får vi värdet på batteriets laddningsenergi i joules:

På ett eller annat sätt är kapaciteten hos ett fungerande batteri praktiskt taget oberoende av spänningen i dess terminaler i det nuvarande ögonblicket. Men när vi säger ”batteriladdning” menar vi inte kapaciteten, utan bara den spänning som batteriet laddas till nu. Om batteriet laddas på märkspänningen kan du räkna med den kapacitet som batteriet har just nu. Om batteriet är urladdat spelar ingen roll.

I detta fall beror den verkliga batterikapaciteten, som framgår av familjen med urladdningsegenskaper, starkt av urladdningsströmmen. En 10-timmars urladdning och en 10-minuters urladdning, till exempel för ett bly-syrabatteri (se bilden ovan), kommer att visa en skillnad i kapacitet på ungefär hälften!

En ännu mer eller mindre exakt matematisk relation mellan urladdningsströmmen och urladdningstiden kan hittas. en eller annan instans av batteriet. Detta beroende avslöjades av den tyska forskaren Peikert och introducerade den så kallade "Peckert-koefficienten" p, som till exempel för förseglade bly-syrabatterier ligger i området 1,25. Ju högre urladdningsström, desto kortare urladdningstid. Och konstanten på höger sida av ekvationen - det beror direkt på batteriets nominella kapacitet.

Om så önskas kan den faktiska batterikapaciteten bestämmas mycket enkelt: ladda batteriet helt (till den högsta tillåtna spänningen, som anges i dokumentationen), och ladda sedan ut det med likström (nära 10-timmars urladdningskarakteristiken från dokumentationen) till den slutliga urladdningsspänningen (som också ges i dokumentation). Multiplicera urladdningsströmmen och urladdningstiden i timmar - du får den verkliga batterikapaciteten i ampere eller milliampere-timmar.