ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓમાં બેટરી જેટલી વિદ્યુત છોડે છે તેને બેટરી ક્ષમતા કહેવામાં આવે છે, જે પ્રતીક C દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. તેના એકમને સામાન્ય રીતે A·h અથવા mAh તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે.
1. સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા (C0)
સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા એ વીજળીનો જથ્થો છે જે બેટરી પ્રદાન કરી શકે છે એમ ધારીને તમામ સક્રિય સામગ્રી પ્રવાહ-રચના પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લે છે. સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતાની સચોટ ગણતરી ફેરાડેના નિયમ અનુસાર કરવામાં આવેલી સક્રિય સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષના આધારે બેટરી પ્રતિક્રિયા સમીકરણમાં ઉપયોગમાં લેવાતી સક્રિય સામગ્રીની માત્રાનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે.
ફેરાડેનો કાયદો જણાવે છે કે જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર રાસાયણિક પ્રક્રિયામાંથી પસાર થતા પદાર્થની માત્રા તેમાંથી પસાર થતી વીજળીની માત્રાના સીધા પ્રમાણસર હોય છે. ગાણિતિક રીતે, આને આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે...
ફેરાડેનો કાયદો જણાવે છે કે જ્યારે વિદ્યુત પ્રવાહ ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનમાંથી પસાર થાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોડ પર રાસાયણિક પ્રક્રિયામાંથી પસાર થતા પદાર્થનું પ્રમાણ તેમાંથી પસાર થતી વીજળીની માત્રાના સીધા પ્રમાણસર હોય છે. ગાણિતિક રીતે, આને આ રીતે વ્યક્ત કરવામાં આવે છે:
જ્યાં Q એ ઇલેક્ટ્રોડ પ્રતિક્રિયા (A·h)માંથી પસાર થતી વીજળીનો જથ્થો છે;
m એ સક્રિય પદાર્થની પ્રતિક્રિયા (g) નો સમૂહ છે;
M એ સક્રિય પદાર્થ (g/mol) નો મોલર માસ છે;
F એ ફેરાડે સ્થિરાંક છે, આશરે 96500 C/mol અથવા 26.8 A·h/mol.
સમીકરણ (2-6) ને એમ પણ સમજી શકાય છે કે દ્રવ્ય m ના સક્રિય પદાર્થની સંપૂર્ણ પ્રતિક્રિયા પછી પ્રકાશિત થતી વીજળી Qની માત્રા. વિદ્યુત Q ની માત્રા એ ઇલેક્ટ્રોડ પર સક્રિય પદાર્થની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા (C₀) છે, જ્યારે માસ m નો સક્રિય પદાર્થ પ્રતિક્રિયામાં સંપૂર્ણ રીતે ભાગ લે ત્યારે પ્રકાશિત થતી વીજળીના જથ્થાને રજૂ કરે છે.
તેથી, સમીકરણ (2-6) આ રીતે પણ લખી શકાય છે:
સૂત્રમાં, K એ સક્રિય પદાર્થના વિદ્યુતરાસાયણિક સમકક્ષ, K=M / 26.8 [g/(A·h)]નું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, જે 1 A·h ચાર્જ મેળવવા માટે જરૂરી સક્રિય પદાર્થના સમૂહને દર્શાવે છે. ફોર્મ્યુલા (2-7) એ ઇલેક્ટ્રોડ સક્રિય સામગ્રીની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતાની ગણતરી માટેનું સૂત્ર છે. સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતા ઇલેક્ટ્રોડ સક્રિય પદાર્થોના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ કોષ્ટક 2-2 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે. ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીની સૈદ્ધાંતિક વિશિષ્ટ ક્ષમતાની તુલના કરવા માટે ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષનો ઉપયોગ કરી શકાય છે.
કોષ્ટક 2-2 સામાન્ય રીતે ઉપયોગમાં લેવાતી ઇલેક્ટ્રોડ સક્રિય સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ
| સક્રિય પદાર્થ | મોલર માસ/(g/mol) | પ્રતિક્રિયામાં ઉત્પન્ન થયેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા (n) | ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ [g/(A·h)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| લિ | 6.94 | 1 | 0.259 |
| Zn | 65.4 | 2 | 1.220 |
| સીડી | 112.4 | 2 | 2.220 |
| પી.બી | 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. રેટ કરેલ ક્ષમતા (C₀)
રેટેડ કેપેસિટી એ ન્યૂનતમ ક્ષમતા છે જે બેટરીએ રાષ્ટ્રીય અથવા સંબંધિત વિભાગીય ધોરણો દ્વારા નિર્ધારિત અમુક ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓ (જેમ કે તાપમાન, ડિસ્ચાર્જ રેટ અને ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ) હેઠળ ડિસ્ચાર્જ થવી જોઈએ.
3. વાસ્તવિક ક્ષમતા (C)
ચલ વર્તમાન સ્રાવ દરમિયાન
સૂત્રમાં, I-- ડિસ્ચાર્જ વર્તમાનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે, ડિસ્ચાર્જ સમય t નું કાર્ય;
T- ડિસ્ચાર્જથી ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ સુધીના સમયનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
આંતરિક પ્રતિકાર અને અન્ય પરિબળોને લીધે, સક્રિય સામગ્રીનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરી શકાતો નથી; એટલે કે, સક્રિય સામગ્રીનો ઉપયોગ દર હંમેશા 1 કરતા ઓછો હોય છે. તેથી, રાસાયણિક શક્તિ સ્ત્રોતની વાસ્તવિક ક્ષમતા અને રેટ કરેલ ક્ષમતા હંમેશા સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા કરતા ઓછી હોય છે. સક્રિય સામગ્રીનો ઉપયોગ દર આ રીતે વ્યાખ્યાયિત થયેલ છે...
જ્યાં m એ સક્રિય પદાર્થનો સમૂહ છે;
m₁ એ સક્રિય સામગ્રીનો સમૂહ છે જ્યારે વાસ્તવિક ક્ષમતા બહાર પાડવામાં આવે છે.
બેટરીની વાસ્તવિક ક્ષમતા ડિસ્ચાર્જ વર્તમાન સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. ઉચ્ચ-વર્તમાન સ્રાવ દરમિયાન, ઇલેક્ટ્રોડ ધ્રુવીકરણ વધે છે, આંતરિક પ્રતિકાર વધે છે, ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ ઝડપથી ઘટે છે, અને બેટરીની ઊર્જા કાર્યક્ષમતા ઘટે છે, પરિણામે ઓછી વાસ્તવિક ક્ષમતા બહાર આવે છે. તેનાથી વિપરિત, નીચા-દર ડિસ્ચાર્જની સ્થિતિમાં, ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ ધીમે ધીમે ઘટે છે, અને બેટરી દ્વારા રીલીઝ કરવામાં આવતી વાસ્તવિક ક્ષમતા ઘણી વખત રેટ કરેલ ક્ષમતા કરતા વધારે હોય છે.
4. બાકીની ક્ષમતા
બાકીની ક્ષમતા એ ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ દરે બેટરી ડિસ્ચાર્જ થયા પછી બાકી રહેલ ઉપયોગી ક્ષમતાનો સંદર્ભ આપે છે. બાકીની ક્ષમતાનો અંદાજ અને ગણતરી બૅટરીના પ્રારંભિક ઉપયોગ દરમિયાન ડિસ્ચાર્જ દર અને ડિસ્ચાર્જ સમય, તેમજ બૅટરી વૃદ્ધત્વની ડિગ્રી અને એપ્લિકેશન વાતાવરણ જેવા પરિબળો દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે, જે ચોક્કસ અંદાજને કંઈક અંશે મુશ્કેલ બનાવે છે.
5. n{{1}કલાક દર ક્ષમતા
n-કલાકના દરની ક્ષમતા એ જ્યારે નિર્દિષ્ટ ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ સુધી પહોંચી ન જાય ત્યાં સુધી n-કલાકના દરે ડિસ્ચાર્જ કરંટ પર ડિસ્ચાર્જ કરવામાં આવે ત્યારે સંપૂર્ણ ચાર્જ થયેલી બેટરી દ્વારા છોડવામાં આવતી વીજળીની માત્રાનો સંદર્ભ આપે છે.
6. ઉપયોગી ક્ષમતા
ઉપયોગ કરી શકાય તેવી ક્ષમતા એ નિર્દિષ્ટ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ સંપૂર્ણ ચાર્જ થયેલ બેટરીમાંથી છોડવામાં આવતી વીજળીના જથ્થાને દર્શાવે છે.
