Mis on aku mahutavus?

Elektrienergia hulka, mida aku võib teatud tühjenemistingimustel vabastada, nimetatakse aku mahutavuseks, mida tähistatakse sümboliga C. Selle ühikut väljendatakse tavaliselt A·h või mA·h.

Teoreetiline võimsus on elektrienergia hulk, mida aku suudab pakkuda eeldusel, et kõik aktiivsed materjalid osalevad voolu{0}}moodustumisreaktsioonis. Teoreetilise võimsuse saab täpselt arvutada, kasutades aku reaktsioonivõrrandis kasutatud aktiivse materjali kogust, võttes aluseks Faraday seaduse järgi arvutatud aktiivmaterjali elektrokeemilise ekvivalendi.

Faraday seadus ütleb, et kui elektrivool läbib elektrolüüdi lahust, on elektroodidel keemilise reaktsiooni läbinud aine hulk otseselt võrdeline läbiva elektrienergia hulgaga. Matemaatiliselt võib seda väljendada kui...

Faraday seadus ütleb, et kui elektrivool läbib elektrolüüdi lahust, on elektroodil keemilise reaktsiooni läbinud aine hulk otseselt võrdeline läbiva elektrienergia hulgaga. Matemaatiliselt väljendatakse seda järgmiselt:

kus Q on elektroodi reaktsiooni läbiva elektrienergia hulk (A·h);

(2-6)

m on reageeriva toimeaine mass (g);

M on toimeaine molaarmass (g/mol);

F on Faraday konstant, ligikaudu 96500 C/mol või 26,8 A·h/mol.

Võrrandit (2-6) võib mõista ka kui elektrienergia kogust Q, mis vabaneb pärast aktiivse aine massiga m täielikku reaktsiooni. Elektrienergia kogus Q on toimeaine teoreetiline maht (C₀) elektroodil, mis tähistab elektrienergia kogust, mis vabaneb, kui toimeaine massiga m osaleb täielikult reaktsioonis.

Seetõttu võib võrrandi (2-6) kirjutada ka järgmiselt:

(2-7)

Valemis tähistab K aktiivse materjali elektrokeemilist ekvivalenti K=M / 26,8 [g/(A·h)], mis viitab aktiivse materjali massile, mis on vajalik 1 A·h laengu saamiseks. Valem (2-7) on valem elektroodide aktiivsete materjalide teoreetilise võimsuse arvutamiseks. Tavaliselt kasutatavate elektroodiaktiivsete materjalide elektrokeemilised ekvivalendid on näidatud tabelis 2-2. Elektrokeemilist ekvivalenti saab kasutada elektroodide materjalide teoreetilise erivõimsuse võrdlemiseks.

Toimeaine	Molaarmass/(g/mol)	Reaktsioonis tekkivate elektronide arv (n)	Elektrokeemiline ekvivalent [g/(A·h)]
H₂	2.0	2	0.037
Li	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

Nimivõimsus on minimaalne võimsus, mida aku peaks teatud tühjenemistingimuste (nt temperatuur, tühjenemiskiirus ja lõpppinge) korral tühjenema, nagu on ette nähtud riiklike või asjakohaste osakondade standarditega.

Tegelik võimsus viitab tegelikule elektrienergiale, mille aku tühjeneb tegelikes{0}}töötingimustes. See on võrdne tühjendusvoolu ja tühjendusaja integraaliga. Tegelikku tühjendusvõimsust mõjutab märkimisväärselt tühjenduskiirus, nii et tühjenduskiirust tähistatakse sageli araabia numbriga tähe C alumises paremas nurgas, näiteks C₂₀=50 A·h, mis näitab võimsust 50 A·h 20-tunnise kiirusega. Tegeliku võimsuse arvutusmeetod on järgmine:

Pideva voolu tühjenemise ajal

(2-8)

Muutuva voolu tühjenemise ajal

(2-9)

Valemis I- tähistab tühjendusvoolu, tühjendusaja funktsiooni t;

T - tähistab aega tühjenemisest kuni lõpppingeni.

Sisemise takistuse ja muude tegurite tõttu ei saa aktiivset materjali täielikult ära kasutada; see tähendab, et aktiivse materjali kasutusmäär on alati väiksem kui 1. Seetõttu on keemilise jõuallika tegelik võimsus ja nimivõimsus alati madalamad kui teoreetiline võimsus. Aktiivse materjali kasutusmäär on määratletud kui...

(2-10)

kus m on aktiivse materjali mass;

m₁ on tegeliku võimsuse vabastamisel tarbitud aktiivse materjali mass.

Aku tegelik võimsus on tihedalt seotud tühjendusvooluga. Tugeva-voolu tühjenemise ajal suureneb elektroodi polarisatsioon, suureneb sisetakistus, tühjenemise pinge langeb kiiresti ja aku energiatõhusus väheneb, mille tulemuseks on väiksem tegelik võimsus. Vastupidiselt, madala-kiirusega tühjenemise tingimustes langeb tühjenemispinge aeglaselt ja aku tegelik võimsus on sageli suurem kui nimimaht.

Järelejäänud võimsus viitab kasutatavale võimsusele, mis jääb pärast aku teatud tühjenemiskiirusega tühjenemist. Järelejäänud võimsuse hindamist ja arvutamist mõjutavad sellised tegurid nagu tühjenemiskiirus ja tühjenemisaeg aku esmakordsel kasutamisel, samuti aku vananemise aste ja rakenduskeskkond, mis muudab täpse hindamise mõnevõrra keeruliseks.

n-tunnikiirus viitab elektrienergia kogusele, mis vabaneb täielikult laetud akust, kui see tühjeneb n-tunnise tühjenemisvooluga kuni määratud lõpppinge saavutamiseni.

Kasutatav võimsus viitab elektrienergia kogusele, mis vabaneb täielikult laetud akust teatud tingimustel.