ઊર્જા સંગ્રહ બેટરીનું ડિસ્ચાર્જ પ્રદર્શન

ની સૌથી મહત્વપૂર્ણ કામગીરી લાક્ષણિકતાઓમાંની એકઊર્જા સંગ્રહ બેટરીતેમની ડિસ્ચાર્જ કામગીરી છે. વિવિધ પરિસ્થિતિઓમાં બેટરીના ડિસ્ચાર્જ વર્તનને દર્શાવવા માટે, બેટરીના ડિસ્ચાર્જ વળાંકને માપવા જરૂરી છે, જે સામાન્ય રીતે સમય જતાં ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજમાં ફેરફાર દર્શાવતો વળાંક છે. ડિસ્ચાર્જ વ્યૂહરચનાઓ દ્વારા અલગ-અલગ ડિસ્ચાર્જ સ્થિતિઓ દર્શાવવામાં આવે છે, અને અલગ-અલગ ડિસ્ચાર્જ વ્યૂહરચનાઓ અલગ-અલગ ડિસ્ચાર્જ વક્રમાં પરિણમશે. ડિસ્ચાર્જ વ્યૂહરચનામાં સામાન્ય રીતે ડિસ્ચાર્જ પદ્ધતિ, ડિસ્ચાર્જ કરંટ, ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ અને આસપાસના તાપમાનનો સમાવેશ થાય છે.

ડિસ્ચાર્જ પદ્ધતિ

બેટરી ત્રણ રીતે ડિસ્ચાર્જ કરી શકે છે: સતત વર્તમાન ડિસ્ચાર્જ, સતત પ્રતિકાર ડિસ્ચાર્જ અને સતત પાવર ડિસ્ચાર્જ. લાક્ષણિક ડિસ્ચાર્જ વળાંકો આકૃતિ 1-5 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે, જે આ ત્રણ ડિસ્ચાર્જ મોડ્સ હેઠળ ડિસ્ચાર્જ કરંટ, વોલ્ટેજ અને ડિસ્ચાર્જ સમય પર પાવરમાં થતા ફેરફારોને દર્શાવે છે.

સતત-પ્રતિરોધક ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, બેટરીનું ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ અને ડિસ્ચાર્જ કરંટ સમય જતાં ધીમે ધીમે ઘટે છે. તેવી જ રીતે, સતત-વર્તમાન ડિસ્ચાર્જ હેઠળ, ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયા ચાલુ હોવાથી ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ પણ ઘટે છે. લાંબા સમય સુધી ડિસ્ચાર્જ સમય સાથે ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજમાં આ ઘટાડો બેટરીના આંતરિક પ્રતિકારમાં વધારો થવાને કારણે છે. વધુમાં, પાવર ટૂલ્સ, ઇલેક્ટ્રિક વાહનો અને અન્ય એપ્લિકેશન્સમાં બેટરી પાવરના વધતા ઉપયોગ સાથે, સતત-પાવર ડિસ્ચાર્જ વધુ પ્રચલિત બની રહ્યું છે. સતત-પાવર ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, બેટરી વોલ્ટેજ સતત ઘટે છે જ્યારે ડિસ્ચાર્જ કરંટ સતત વધતો જાય છે કારણ કે ડિસ્ચાર્જ આગળ વધે છે.

વિસર્જન વર્તમાન

બૅટરી ઑપરેશન દરમિયાન, તે જે પ્રવાહ આઉટપુટ કરે છે તેને ડિસ્ચાર્જ કરંટ કહેવામાં આવે છે. ડિસ્ચાર્જ પ્રવાહને સામાન્ય રીતે ડિસ્ચાર્જ રેટ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, અને તે ઘણીવાર કલાકદીઠ દર (કલાકના દર તરીકે પણ ઓળખાય છે) અને ગુણકનો ઉપયોગ કરીને વ્યક્ત કરવામાં આવે છે.

ડિસ્ચાર્જ રેટ એ દરને દર્શાવે છે કે જે દરે બેટરી ડિસ્ચાર્જ થાય છે, જે ડિસ્ચાર્જ સમયમાં માપવામાં આવે છે. ખાસ કરીને, તે ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ કરંટનો ઉપયોગ કરીને બેટરીની ક્ષમતાને સંપૂર્ણપણે છોડવા માટે જરૂરી સમય છે, જે સામાન્ય રીતે કલાકો (h) માં વ્યક્ત થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 10 amp-કલાક (A·h) ની રેટ કરેલ ક્ષમતાવાળી બેટરી માટે, જો તે 2A ના પ્રવાહ સાથે ડિસ્ચાર્જ થાય, તો અનુરૂપ ડિસ્ચાર્જ દર 5 કલાક (10A·h/2A=5h) છે, એટલે કે બેટરી 5-કલાકના દરે ડિસ્ચાર્જ થઈ રહી છે.

ડિસ્ચાર્જ રેટ વર્તમાન મૂલ્યનો સંદર્ભ આપે છે, જે બેટરીની રેટ કરેલ ક્ષમતાના ગુણાંક તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે, જ્યારે બેટરીની સંપૂર્ણ ક્ષમતા ચોક્કસ સમયની અંદર સંપૂર્ણપણે રિલીઝ થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 2C ડિસ્ચાર્જનો અર્થ છે ડિસ્ચાર્જ કરંટ બેટરીની રેટ કરેલ ક્ષમતા કરતા બમણું છે, સામાન્ય રીતે 2C દ્વારા રજૂ થાય છે (જ્યાં C બેટરીની રેટ કરેલ ક્ષમતા દર્શાવે છે). 10A·h ની રેટ કરેલ ક્ષમતાવાળી બેટરી માટે, 2C ડિસ્ચાર્જ (અહીં એક પરિમાણીય સમસ્યા છે, એટલે કે, ક્ષમતા અને વર્તમાનના એકમો સમાન નથી, પરંતુ આ એક સામાન્ય વપરાશ છે, તેથી તેને બદલવામાં આવશે નહીં) એટલે કે ડિસ્ચાર્જ કરંટ 2 x 10=20 (A) છે, જે 0.5h ના ડિસ્ચાર્જ દરને અનુરૂપ છે. બેટરીના વિવિધ પ્રકારો અને ડિઝાઈનમાં ડિસ્ચાર્જની સ્થિતિ માટે અલગ-અલગ અનુકૂલનક્ષમતા હોય છે: કેટલીક ઓછી-વર્તમાન ડિસ્ચાર્જ માટે વધુ યોગ્ય છે, જ્યારે અન્ય ઉચ્ચ પ્રવાહમાં વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે. સામાન્ય રીતે, 0.5C કરતા ઓછા અથવા તેના સમાન ડિસ્ચાર્જ દરોને નીચા દરો કહેવામાં આવે છે; 0.5C અને 3.5C વચ્ચેના તાપમાનને મધ્યમ દર કહેવામાં આવે છે; જે 3.5C અને 7C ની વચ્ચે હોય તેને ઉચ્ચ દર કહેવાય છે; અને જે 7C થી વધુ હોય તેને અલ્ટ્રા-ઉચ્ચ દરો કહેવાય છે.

સમાપ્તિ વોલ્ટેજ

બેટરી ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, પ્રારંભિક વોલ્ટેજ મૂલ્યને પ્રારંભિક ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે; જ્યારે વોલ્ટેજ એવા થ્રેશોલ્ડ સુધી જાય છે જ્યાં વધુ ડિસ્ચાર્જ હવે યોગ્ય નથી, ત્યારે આ વોલ્ટેજ બિંદુને ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ કહેવામાં આવે છે. આ સમાપ્તિ વોલ્ટેજનું વિશિષ્ટ મૂલ્ય સામાન્ય રીતે ટેસ્ટર દ્વારા વાસ્તવિક પરીક્ષણ આવશ્યકતાઓ અને ભૂતકાળના અનુભવના આધારે સેટ કરવામાં આવે છે.

સેટ ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ અલગ અલગ ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓ અને બેટરીની ક્ષમતા અને આયુષ્ય પર તેમની અસરના આધારે બદલાય છે. લોઅર ટર્મિનેશન વોલ્ટેજનો ઉપયોગ સામાન્ય રીતે નીચા-તાપમાન વાતાવરણમાં અથવા ઉચ્ચ-વર્તમાન ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓમાં થાય છે, જ્યારે ઉચ્ચ ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ સામાન્ય રીતે ઓછી-વર્તમાન ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓમાં સેટ કરવામાં આવે છે. આનું કારણ એ છે કે નીચા-તાપમાન અથવા ઉચ્ચ-વર્તમાન સ્રાવ દરમિયાન બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેનું ધ્રુવીકરણ નોંધપાત્ર રીતે વધે છે, પરિણામે સક્રિય સામગ્રીનો અપૂર્ણ ઉપયોગ થાય છે અને વોલ્ટેજમાં ઝડપી ઘટાડો થાય છે. તેથી, ટર્મિનેશન વોલ્ટેજને યોગ્ય રીતે ઘટાડવું વધુ ઊર્જા છોડવામાં મદદ કરે છે. તેનાથી વિપરિત, જ્યારે ઓછા-વર્તમાન ડિસ્ચાર્જનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, ત્યારે બેટરીમાં સક્રિય ઘટકોનો વધુ સંપૂર્ણ ઉપયોગ થાય છે. આ કિસ્સામાં, ડીપ ડિસ્ચાર્જને મર્યાદિત કરવા માટે ટર્મિનેશન વોલ્ટેજ વધારવું અસરકારક રીતે બેટરીના સમગ્ર જીવનકાળને વધારી શકે છે.

આસપાસનું તાપમાન

આકૃતિ 1-6 માં બતાવ્યા પ્રમાણે, આસપાસના તાપમાનની સ્રાવ વળાંક પર નોંધપાત્ર અસર પડે છે. ઊંચા તાપમાને, ડિસ્ચાર્જ વળાંક પ્રમાણમાં સૌમ્ય વલણ દર્શાવે છે; જો કે, જેમ જેમ તાપમાન ઘટે છે તેમ, આ ફેરફાર વધુને વધુ તીવ્ર બને છે. મૂળભૂત કારણ એ છે કે નીચા તાપમાને, આયનોના સ્થળાંતર દરમાં ઘટાડો થાય છે, જે ઓહ્મિક આંતરિક પ્રતિકારમાં વધારો તરફ દોરી જાય છે. આત્યંતિક કિસ્સાઓમાં, જો તાપમાન ખૂબ ઓછું હોય, તો ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સ્થિર થઈ શકે છે, આમ બેટરીની સામાન્ય ડિસ્ચાર્જ પ્રક્રિયાને અવરોધે છે. વધુમાં, નીચા તાપમાને, વિદ્યુતરાસાયણિક ધ્રુવીકરણ અને સાંદ્રતા ધ્રુવીકરણ અનુરૂપ રીતે ઉન્નત થાય છે, જે ડિસ્ચાર્જ વળાંકના સડો દરને વધુ વેગ આપે છે.

આકૃતિ 1-6 વિવિધ આસપાસના તાપમાને લીડ-એસિડ બેટરીના ડિસ્ચાર્જ વક્ર

ક્ષમતા અને ચોક્કસ ક્ષમતા

બેટરીની ક્ષમતા એ વીજળીના જથ્થાને દર્શાવે છે જે ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ શરતો હેઠળ બેટરીમાંથી મેળવી શકાય છે. એકમ સામાન્ય રીતે એમ્પીયર-કલાક (Ah) તરીકે દર્શાવવામાં આવે છે. વાસ્તવિક પરિસ્થિતિના આધારે, બેટરી ક્ષમતાને વધુ સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા, વાસ્તવિક ક્ષમતા અને રેટ કરેલ ક્ષમતામાં વિભાજિત કરી શકાય છે.

સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા (Co) એ વીજળીના જથ્થાને સંદર્ભિત કરે છે જે આદર્શ પરિસ્થિતિઓમાં પ્રદાન કરી શકાય છે જ્યારે સક્રિય સામગ્રી સંપૂર્ણપણે બેટરીની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લે છે. આ મૂલ્યની ગણતરી ફેરાડેના કાયદાને અનુસરીને સક્રિય સામગ્રીના સમૂહના આધારે કરવામાં આવે છે. ફેરાડેનો કાયદો જણાવે છે કે વિદ્યુતધ્રુવ પર પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લેતી સામગ્રીના જથ્થા અને તે સ્થાનાંતરિત ચાર્જની માત્રા વચ્ચે સીધો પ્રમાણસર સંબંધ છે; જ્યારે 1 મોલ સક્રિય પદાર્થ બેટરીની ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રક્રિયામાં ભાગ લે છે, ત્યારે તે 26.8 A·h અથવા 1 ફરાડ (F) ની સમકક્ષ ચાર્જ મુક્ત કરી શકે છે. તેથી, નીચેની ગણતરી ફોર્મ્યુલા અસ્તિત્વમાં છે:

સૂત્રમાં, m એ સક્રિય પદાર્થનો સમૂહ છે જ્યારે તે સંપૂર્ણપણે પ્રતિક્રિયા આપે છે; n એ પ્રવાહની પ્રતિક્રિયા દરમિયાન મેળવેલા અથવા ગુમાવેલા ઇલેક્ટ્રોનની સંખ્યા છે; અને M એ સક્રિય પદાર્થનો દાઢ સમૂહ છે.

સૂત્રમાં, K ને સક્રિય પદાર્થના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ કહેવામાં આવે છે.

સમીકરણ (1.5) માં બતાવ્યા પ્રમાણે, ઇલેક્ટ્રોડની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા સક્રિય સામગ્રીના સમૂહ અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ સાથે સંબંધિત છે. સક્રિય સામગ્રીના સમાન સમૂહ સાથે, ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ જેટલું નાનું, સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા જેટલી મોટી. કેટલાક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ કોષ્ટક 1-3 માં દર્શાવવામાં આવ્યા છે.

કોષ્ટક 1-3 કેટલીક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ

વધુમાં, વાસ્તવિક ક્ષમતા અને રેટેડ ક્ષમતાના ખ્યાલોનો વારંવાર ઉપયોગ થાય છે. વાસ્તવિક ક્ષમતા એ ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓમાં બેટરી પૂરી પાડી શકે તેવી કુલ વીજળીનો ઉલ્લેખ કરે છે. વાસ્તવિક ક્ષમતા માત્ર સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ મૂલ્ય દ્વારા જ નહીં પરંતુ વિશિષ્ટ વિસર્જન પરિસ્થિતિઓ દ્વારા પણ મર્યાદિત છે.

બીજી તરફ, રેટેડ ક્ષમતા એ ડિઝાઇન અને ઉત્પાદન પ્રક્રિયા દરમિયાન બેટરી માટેનો પ્રમાણભૂત સમૂહ છે; એટલે કે, ન્યૂનતમ આઉટપુટ ક્ષમતા કે જે બેટરીએ નિર્દિષ્ટ ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓમાં પ્રાપ્ત કરવી જોઈએ, જેને નજીવી ક્ષમતા તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે.

સમાન શ્રેણીમાં વિવિધ પ્રકારની બેટરીઓની સરખામણી કરતી વખતે, ચોક્કસ ક્ષમતાનો ઉપયોગ મૂલ્યાંકન માટે થાય છે. ખાસ કરીને, ચોક્કસ ક્ષમતા એ એકમ માસ અથવા વોલ્યુમ દીઠ બેટરી પૂરી પાડી શકે તેટલી વીજળીના જથ્થાનો ઉલ્લેખ કરે છે, એટલે કે, સમૂહ ચોક્કસ ક્ષમતા (Ah/kg) અને વોલ્યુમેટ્રિક વિશિષ્ટ ક્ષમતા (Ah/L). એ નોંધવું અગત્યનું છે કે બેટરીના સમૂહ અને વોલ્યુમની ગણતરી કરતી વખતે, ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી અને ઇલેક્ટ્રોલાઇટને ધ્યાનમાં લેવા ઉપરાંત, બેટરીના અન્ય ઘટકોને પણ ધ્યાનમાં લેવા જોઈએ, જેમ કે કેસીંગ, વિભાજક અને સંબંધિત વાહક ઘટકો. ખાસ કરીને સ્ટોરેજ બેટરી અને ઇંધણ કોષો માટે, કુલ દળ અને વોલ્યુમમાં તમામ જરૂરી સહાયક સાધનોનો પણ સમાવેશ થાય છે, જેમ કે પ્રવાહી સંગ્રહવા માટેની ટાંકી, સક્રિયકરણ ઉપકરણો (સ્ટોરેજ બેટરીઓ માટે), અથવા સક્રિય સામગ્રી સંગ્રહ અને પુરવઠા પ્રણાલીઓ, નિયંત્રણ પ્રણાલીઓ, હીટિંગ એકમો વગેરે (ઇંધણ કોષો માટે).

ચોક્કસ ક્ષમતાનો ખ્યાલ રજૂ કરીને, અમે વિવિધ પ્રકારની અને કદની બેટરીના પ્રદર્શનની તુલના કરી શકીએ છીએ. બેટરી ક્ષમતાને સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા અને વાસ્તવિક ક્ષમતામાં વિભાજિત કરવામાં આવે છે; અનુરૂપ, ચોક્કસ ક્ષમતામાં સૈદ્ધાંતિક અને વાસ્તવિક પાસાઓ પણ હોય છે.

ઊર્જા અને ચોક્કસ ઊર્જા

બેટરી ઉર્જા એ ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓમાં કામ કરતી વખતે બેટરી દ્વારા કુલ વિદ્યુત ઉર્જા આઉટપુટનો સંદર્ભ આપે છે, જે સામાન્ય રીતે વોટ-કલાક (W·h) માં વ્યક્ત થાય છે. બેટરી ઊર્જામાં સૈદ્ધાંતિક ઊર્જા અને વાસ્તવિક ઊર્જા પણ હોય છે.

ધારી લઈએ કે ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન બેટરી સંતુલનમાં રહે છે અને તેનું ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ તેના ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળની બરાબર છે, અને તમામ સક્રિય પદાર્થો રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં ભાગ લે છે તેવું પણ ધારી રહ્યા છીએ, તો બેટરી દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવતી ઉર્જા તેની સૈદ્ધાંતિક મહત્તમ ઊર્જા જેટલી હોવી જોઈએ.

બેટરીની સૈદ્ધાંતિક ઉર્જા એ સતત તાપમાન, સતત દબાણ અને ઉલટાવી શકાય તેવી ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બેટરી દ્વારા કરવામાં આવતી મહત્તમ નૉન-વૉલ્યુમ વર્ક છે.

વાસ્તવિક ઉર્જા (W) એ ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ પરિસ્થિતિઓ હેઠળ બેટરી દ્વારા પૂરી પાડવામાં આવેલ ઊર્જાનો સંદર્ભ આપે છે. તે આંકડાકીય રીતે સરેરાશ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ દ્વારા વાસ્તવિક ક્ષમતાને ગુણાકાર કરીને મેળવવામાં આવે છે. કારણ કે બેટરીની અંદરની સક્રિય સામગ્રીનો સંપૂર્ણ ઉપયોગ કરી શકાતો નથી, અને તેનું સંચાલન વોલ્ટેજ સામાન્ય રીતે સૈદ્ધાંતિક ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ કરતાં ઓછું હોય છે, વાસ્તવિક ઊર્જા હંમેશા સૈદ્ધાંતિક ઊર્જા કરતાં ઓછી હોય છે.

ચોક્કસ ઉર્જા એકમ માસ અથવા એકમ વોલ્યુમ દીઠ બેટરી દ્વારા પ્રકાશિત ઊર્જાનો સંદર્ભ આપે છે. બેટરીના એકમ માસ દીઠ ઊર્જા આઉટપુટને સમૂહ વિશિષ્ટ ઊર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે વોટ-કલાક દીઠ કિલોગ્રામ (Wh/kg)માં માપવામાં આવે છે. બેટરીના એકમ વોલ્યુમ દીઠ ઊર્જા આઉટપુટને વોલ્યુમેટ્રિક વિશિષ્ટ ઊર્જા તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે વોટ-કલાક પ્રતિ લિટર (Wh/L) માં વ્યક્ત થાય છે. વધુમાં, ચોક્કસ ઊર્જાની વિભાવનાને વધુ સૈદ્ધાંતિક (W) અને વાસ્તવિક (W)માં વિભાજિત કરી શકાય છે, જ્યાં સૈદ્ધાંતિક સમૂહ વિશિષ્ટ ઊર્જાની ગણતરી સમીકરણ (1.9) નો ઉપયોગ કરીને કરી શકાય છે:

સૂત્રમાં, K+ એ સકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ સમકક્ષ છે; K- એ નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીનું વિદ્યુતરાસાયણિક સમકક્ષ છે; અને E એ બેટરીનું ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ છે.

શક્તિ અને ચોક્કસ શક્તિ

બેટરી પાવર ચોક્કસ ડિસ્ચાર્જ શરતો હેઠળ એકમ સમય દીઠ બેટરીના ઊર્જા ઉત્પાદનનો સંદર્ભ આપે છે, અને તેનું માપન એકમ વોટ (W) અથવા કિલોવોટ (kW) છે. જ્યારે આ આઉટપુટ પાવરને બેટરીના માસ અથવા વોલ્યુમના સંબંધમાં ગણવામાં આવે છે, ત્યારે ચોક્કસ શક્તિનો ખ્યાલ પ્રાપ્ત થાય છે. ખાસ કરીને, માસ સ્પેસિફિક પાવર માપે છે કે બેટરીનો એકમ સમૂહ કેટલી વોટ પાવર પ્રદાન કરી શકે છે, અને તેનું એકમ W/kg છે; જ્યારે વોલ્યુમેટ્રિક ચોક્કસ પાવર બેટરીના એકમ વોલ્યુમ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી શક્તિને પ્રતિબિંબિત કરે છે, અને તેનું અનુરૂપ એકમ W/L છે.

પાવર અને ચોક્કસ પાવર બેટરીનો ડિસ્ચાર્જ દર દર્શાવે છે. વધુ બેટરી પાવરનો અર્થ છે કે બેટરી ઉચ્ચ વર્તમાન અથવા ઊંચા દરે ડિસ્ચાર્જ થઈ શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઝીંક-સિલ્વર બેટરી જ્યારે મધ્યમ વર્તમાન ઘનતા પર ડિસ્ચાર્જ થાય ત્યારે 100 W/kg ની ચોક્કસ શક્તિ પ્રાપ્ત કરી શકે છે, જે નીચા આંતરિક પ્રતિકાર અને સારા ઉચ્ચ-દર ડિસ્ચાર્જ પ્રદર્શનને દર્શાવે છે. તેનાથી વિપરિત, ઝીંક-મેંગેનીઝ ડ્રાય સેલ બેટરી જ્યારે ઓછી વર્તમાન ઘનતા પર કાર્ય કરે છે ત્યારે માત્ર 10 W/kg ની ચોક્કસ શક્તિ પ્રાપ્ત કરી શકે છે, જે ઉચ્ચ આંતરિક પ્રતિકાર અને નબળી ઉચ્ચ-દર ડિસ્ચાર્જ કામગીરી દર્શાવે છે. બેટરી ઊર્જાની જેમ, પાવરમાં સૈદ્ધાંતિક શક્તિ અને વાસ્તવિક શક્તિ પણ હોય છે.

બેટરીની સૈદ્ધાંતિક શક્તિને આ રીતે વ્યક્ત કરી શકાય છે:

સૂત્રમાં, t એ સમય છે; કો એ બેટરીની સૈદ્ધાંતિક ક્ષમતા છે; અને હું વર્તમાન છું.

બેટરીની વાસ્તવિક શક્તિ આ હોવી જોઈએ:

સૂત્રમાં, આઇ²R એ બેટરીના આંતરિક પ્રતિકાર દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતી શક્તિનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. આ શક્તિ લાગુ લોડ માટે નકામું છે; તે અનિવાર્યપણે ઉષ્મા ઊર્જામાં રૂપાંતરિત થાય છે અને ગરમી તરીકે મુક્ત થાય છે.

ચક્ર જીવન

બૅટરી માટે, સાયકલ લાઇફ, અથવા ઉપયોગ ચક્ર, બૅટરીના પ્રભાવનું મૂલ્યાંકન કરવા માટેના મુખ્ય સૂચકોમાંનું એક છે. દરેક સંપૂર્ણ ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્રને બેટરી માટેનો સમયગાળો ગણવામાં આવે છે.

ચોક્કસ ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ શરતો હેઠળ, બેટરી તેની ક્ષમતા ચોક્કસ નિર્દિષ્ટ મૂલ્ય સુધી ઘટે તે પહેલાં તે ટકી શકે તેટલા ચક્રની સંખ્યાને તેના ચક્ર જીવન અથવા વપરાશ ચક્ર તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. ચક્રનું જીવન જેટલું લાંબુ હશે, તેટલું બૅટરીના ચક્રનું પ્રદર્શન વધુ સારું છે. વિવિધ પ્રકારની બૅટરીઓ વિવિધ ચક્ર જીવન પ્રદર્શિત કરે છે; ઉદાહરણ તરીકે, નિકલ-કેડમિયમ બેટરી હજારો ચક્રો હાંસલ કરી શકે છે, જ્યારે ઝિંક-સિલ્વર બેટરીમાં પ્રમાણમાં ઓછા ચક્ર હોય છે, કેટલીક તો સો કરતાં પણ ઓછી હોય છે. તે નોંધવું યોગ્ય છે કે સમાન પ્રકારની બેટરીઓ પણ તેમની આંતરિક રચનામાં તફાવતને કારણે વિવિધ ચક્ર જીવન ધરાવે છે.

બેટરીનું ચક્ર જીવન વિવિધ પરિબળોથી પ્રભાવિત થાય છે. યોગ્ય ઉપયોગ અને જાળવણી ઉપરાંત, નીચેના મુખ્ય પાસાઓ પણ લાગુ પડે છે: ① ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર દરમિયાન, સક્રિય સામગ્રીની સપાટીનો વિસ્તાર ધીમે ધીમે ઘટતો જાય છે, જેનાથી કાર્યકારી વર્તમાન ઘનતા અને તીવ્ર ધ્રુવીકરણમાં વધારો થાય છે; ② ઇલેક્ટ્રોડ પરના સક્રિય ઘટકો અલગ અથવા સ્થાનાંતરિત થઈ શકે છે; ③ બેટરીની કામગીરી દરમિયાન, કેટલીક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી કાટ લાગી શકે છે; ④ સાયકલિંગ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ પર બનેલા ડેંડ્રાઇટ્સ બેટરીની અંદર શોર્ટ સર્કિટનું કારણ બની શકે છે; ⑤ વિભાજકને નુકસાન થઈ શકે છે; ⑥ પુનરાવર્તિત ચાર્જ-સ્રાવ ચક્ર દરમિયાન સક્રિય પદાર્થનું સ્ફટિક આકારશાસ્ત્ર બદલાય છે, જેનાથી તેની પ્રવૃત્તિમાં ઘટાડો થાય છે.

સંગ્રહ કામગીરી

બેટરી સ્ટોરેજ પર્ફોર્મન્સ એ ચોક્કસ પર્યાવરણીય પરિસ્થિતિઓ (જેમ કે તાપમાન અને ભેજ) હેઠળ ખુલ્લી-સર્કિટ સ્થિતિમાં હોય ત્યારે બેટરીની અંદર કુદરતી ઉર્જા નુકશાનની ડિગ્રીનો સંદર્ભ આપે છે. આ ઘટનાને સ્વ-ડિસ્ચાર્જ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. જો સંગ્રહ દરમિયાન ઉર્જા નુકશાનનું પ્રમાણ નાનું હોય, તો તે દર્શાવે છે કે બેટરીમાં ઉત્તમ સંગ્રહ પ્રદર્શન છે.

જ્યારે બેટરી ખુલ્લી-સર્કિટ સ્થિતિમાં હોય છે, તેમ છતાં તે બહારથી વિદ્યુત ઉર્જાનો પુરવઠો આપતી નથી, તે છતાં પણ તે સ્વ-સ્રાવ પ્રક્રિયામાંથી પસાર થાય છે. આ ઘટના મુખ્યત્વે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ વાતાવરણમાં ઇલેક્ટ્રોડ્સની થર્મોડાયનેમિક અસ્થિરતાને કારણે છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે સ્વયંસ્ફુરિત રેડોક્સ પ્રતિક્રિયાઓ તરફ દોરી જાય છે. શુષ્ક સ્થિતિમાં પણ, જો સીલ પૂરતી ચુસ્ત ન હોય તો, હવા અથવા ભેજ જેવા બાહ્ય પરિબળોની ઘૂસણખોરી હજી પણ બેટરીની અંદર સ્વ-સ્રાવની અસરને ઉત્તેજિત કરી શકે છે.

સેલ્ફ-ડિસ્ચાર્જ રેટને જ્યારે સંગ્રહિત કરવામાં આવે ત્યારે બેટરીની ક્ષમતાને નિર્દિષ્ટ મૂલ્ય સુધી ઘટવા માટેના દિવસોની સંખ્યા તરીકે પણ વ્યક્ત કરી શકાય છે, જેને શેલ્ફ લાઇફ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ત્યાં શુષ્ક શેલ્ફ લાઇફ અને વેટ શેલ્ફ લાઇફ છે. ઉદાહરણ તરીકે, સ્ટોરેજ બેટરી, ઉપયોગ કરતા પહેલા ઇલેક્ટ્રોલાઇટ ઉમેર્યા વિના, લાંબા સમય સુધી સંગ્રહિત કરી શકાય છે; આવી બેટરીમાં લાંબી શુષ્ક શેલ્ફ લાઇફ હોઈ શકે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાથેના સંગ્રહને ભીનું સંગ્રહ કહેવામાં આવે છે; વેટ સ્ટોરેજ વધુ મજબૂત સ્વ-ડિસ્ચાર્જ અસર અને પ્રમાણમાં ટૂંકા વેટ શેલ્ફ લાઇફમાં પરિણમે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઝિંક-સિલ્વર બેટરીની શુષ્ક શેલ્ફ લાઇફ 5-8 વર્ષ હોઈ શકે છે, જ્યારે તેની ભીની શેલ્ફ લાઇફ સામાન્ય રીતે માત્ર થોડા મહિનાની હોય છે.