પ્રદર્શન સૂચકાંકો અને ઊર્જા સંગ્રહ બેટરીની સંબંધિત પરિભાષા

ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળ

◆ઊર્જા સંગ્રહ બેટરીનું ડિસ્ચાર્જ પ્રદર્શન

જ્યારે બાહ્ય સર્કિટ ખુલ્લું હોય છે, એટલે કે બેટરીમાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેતો નથી, ત્યારે સકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચેના સંભવિત તફાવતને બેટરીના ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (EMF) તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે, જે સામાન્ય રીતે E ચિહ્ન દ્વારા સૂચવવામાં આવે છે. EMF નું મૂલ્ય વિદ્યુત ઊર્જાના જથ્થાને પ્રતિબિંબિત કરતા સૂચકોમાંનું એક છે.બેટરી સિસ્ટમઆઉટપુટ કરી શકે છે. થર્મોડાયનેમિક સિદ્ધાંતો અનુસાર, અમારી પાસે...

સૂત્રમાં, AG એ ગિબ્સની મુક્ત ઊર્જામાં ફેરફારનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે; n એ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર નંબર રજૂ કરે છે; E સેલ ઇલેક્ટ્રોમોટિવ બળનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે; અને F ફેરાડે સ્થિરાંક દર્શાવે છે.

સમીકરણ (1.2) બતાવે છે કે બેટરી ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સની તીવ્રતા મુખ્યત્વે રાસાયણિક પ્રતિક્રિયામાં સામેલ પદાર્થોના આંતરિક ગુણધર્મો, બેટરી ઓપરેશન દરમિયાન પ્રતિક્રિયાની સ્થિતિઓ (જેમ કે તાપમાન) અને રિએક્ટન્ટ્સ અને ઉત્પાદનોની પ્રવૃત્તિ પર આધારિત છે, અને બેટરી ભૂમિતિ અથવા કદથી પ્રભાવિત નથી.

ઓપન સર્કિટ વોલ્ટેજ

જ્યારે બૅટરીમાંથી બાહ્ય સર્કિટ ડિસ્કનેક્ટ થઈ જાય ત્યારે બૅટરીના ખુલ્લા-સર્કિટ વોલ્ટેજ સકારાત્મક અને નકારાત્મક ટર્મિનલ્સ વચ્ચેના સંભવિત તફાવતને દર્શાવે છે. એ નોંધવું અગત્યનું છે કે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનમાં સકારાત્મક અને નકારાત્મક ટર્મિનલ્સ થર્મોડાયનેમિક સંતુલન સુધી પહોંચી શક્યા નથી, ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ સામાન્ય રીતે તેના ઇલેક્ટ્રોમોટિવ ફોર્સ (EMF) કરતાં સહેજ ઓછું હોય છે. EMF એ થર્મોડાયનેમિક સૂત્રોના આધારે ગણતરી કરાયેલ સૈદ્ધાંતિક મૂલ્ય છે, જ્યારે ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ એ પ્રત્યક્ષ પ્રાયોગિક માપન દ્વારા પ્રાપ્ત થયેલ વાસ્તવિક મૂલ્ય છે; બંને મૂલ્યમાં ખૂબ નજીક છે. ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજને ચોક્કસ રીતે નિર્ધારિત કરવા માટે, માપન પ્રક્રિયા દરમિયાન માપન સાધનમાંથી કોઈ પ્રવાહ વહેવો જોઈએ નહીં; આ પરીક્ષણ માટે સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ-પ્રતિરોધક વોલ્ટમીટરનો ઉપયોગ થાય છે.

વધુમાં, ઉત્પાદન સંશોધનમાં નોમિનલ વોલ્ટેજની વિભાવનાનો પણ ઉપયોગ થાય છે. નોમિનલ વોલ્ટેજ એ બેટરીના વોલ્ટેજનું યોગ્ય અંદાજ છે, જેને રેટેડ વોલ્ટેજ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, અને તેનો ઉપયોગ બેટરીના પ્રકારને ઓળખવા માટે થાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, લીડ-એસીડ બેટરીનું ઓપન-સર્કિટ વોલ્ટેજ 2.1V ની નજીક છે, અને તેનું નામાંકિત વોલ્ટેજ 2.0V પર સેટ છે; ઝિંક-મેંગેનીઝ બેટરીનું નજીવા વોલ્ટેજ 1.5V છે; અને કેડમિયમ-નિકલ બેટરી અને નિકલ-મેટલ હાઇડ્રાઇડ બેટરીનું નોમિનલ વોલ્ટેજ 1.2V છે.

આંતરિક પ્રતિકાર

બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર, જેને સામાન્ય રીતે આંતરિક પ્રતિકાર તરીકે ઓળખવામાં આવે છે (આર_{આંતરિક}), જ્યારે બેટરીમાંથી વિદ્યુતપ્રવાહ વહેતો હોય ત્યારે સામે આવતા પ્રતિકારનો સંદર્ભ આપે છે. આ આંતરિક પ્રતિકારમાં મુખ્યત્વે બે ભાગોનો સમાવેશ થાય છે: એક ઓહમિક આંતરિક પ્રતિકાર છે જે સામગ્રીના ગુણધર્મોને કારણે થાય છે; બીજું ઇલેક્ટ્રોડની સપાટી પર ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રતિક્રિયા દરમિયાન ધ્રુવીકરણની ઘટના દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલ વધારાનું ધ્રુવીકરણ આંતરિક પ્રતિકાર છે.

ઓહ્મિક પ્રતિકાર (આર₀) ઇલેક્ટ્રોલાઇટ લાક્ષણિકતાઓ, પટલના ગુણધર્મો અને ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશનનો ઓહ્મિક પ્રતિકાર તેની ચોક્કસ રચના, સાંદ્રતા સ્તર અને આસપાસના તાપમાન સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત છે. સામાન્ય રીતે, બેટરી માટે ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સાંદ્રતા સૌથી વધુ વાહકતાની શ્રેણીમાં પસંદ કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોલાઇટ આયનોના સ્થળાંતર માટે મેમ્બ્રેન માઇક્રોપોર્સ દ્વારા થતા પ્રતિકારને મેમ્બ્રેન રેઝિસ્ટન્સ કહેવામાં આવે છે, એટલે કે, જ્યારે આયનો મેમ્બ્રેન માઇક્રોપોર્સમાંથી પસાર થાય છે ત્યારે પ્રતિકારનો સામનો કરવો પડે છે. પટલનો ઓહ્મિક પ્રતિકાર ઇલેક્ટ્રોલાઇટના પ્રકાર, પટલની સામગ્રી, છિદ્રાળુતા અને છિદ્રોત્તરતાની ડિગ્રી જેવા પરિબળો સાથે સંબંધિત છે. ઇલેક્ટ્રોડ પરના ઘન-તબક્કાના પ્રતિકારમાં સક્રિય સામગ્રીના કણોનો પ્રતિકાર, કણો વચ્ચેનો સંપર્ક પ્રતિકાર, સક્રિય સામગ્રી અને વાહક ફ્રેમવર્ક વચ્ચેનો સંપર્ક પ્રતિકાર અને વાહક ફ્રેમવર્ક, વાહક બસબાર અને ટર્મિનલ્સના પ્રતિકારનો સરવાળો સમાવેશ થાય છે. ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન, સક્રિય સામગ્રીની રચના અને મોર્ફોલોજી બદલાઈ શકે છે, પરિણામે પ્રતિકારમાં નોંધપાત્ર ફેરફારો થાય છે. ઘન-તબક્કાના પ્રતિકારને ઘટાડવા માટે, વાહક ઘટકો, જેમ કે એસિટિલીન બ્લેક-ગ્રેફાઇટ, તેની વાહકતા વધારવા માટે સક્રિય સામગ્રીમાં ઉમેરવામાં આવે છે. બેટરીનો ઓહ્મિક આંતરિક પ્રતિકાર તેના કદ, એસેમ્બલી અને બંધારણ જેવા પરિબળો સાથે પણ સંબંધિત છે. એસેમ્બલી જેટલી કોમ્પેક્ટ અને ઇલેક્ટ્રોડનું અંતર જેટલું નાનું હશે, ઓહ્મિક આંતરિક પ્રતિકાર ઓછો હશે.

ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર (R) એ હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ પર વિદ્યુતરાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ દરમિયાન ધ્રુવીકરણને કારણે રાસાયણિક શક્તિ સ્ત્રોતમાં ઉત્પન્ન થયેલ આંતરિક પ્રતિકારનો સંદર્ભ આપે છે. ધ્રુવીકરણ પ્રતિકારમાં ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ ધ્રુવીકરણ અને એકાગ્રતા ધ્રુવીકરણ દ્વારા થતા પ્રતિકારનો સરવાળો સમાવેશ થાય છે. તેની તીવ્રતા સક્રિય સામગ્રી, ઇલેક્ટ્રોડ માળખું અને બેટરી ઉત્પાદન પ્રક્રિયાના ગુણધર્મોથી પ્રભાવિત છે, અને તે ખાસ કરીને બેટરીની કાર્યકારી સ્થિતિ સાથે નજીકથી સંબંધિત છે. તેથી, ડિસ્ચાર્જ મોડ અને ડિસ્ચાર્જ સમયની ભિન્નતા સાથે ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર તે મુજબ બદલાય છે.

ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ

બેટરીનું ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ, જેને લોડ વોલ્ટેજ અથવા ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, જ્યારે બાહ્ય સર્કિટમાંથી પ્રવાહ વહે છે ત્યારે બેટરીના હકારાત્મક અને નકારાત્મક ટર્મિનલ્સ વચ્ચેના સંભવિત તફાવતનો ઉલ્લેખ કરે છે. જ્યારે બેટરીમાંથી કરંટ વહે છે, ત્યારે ધ્રુવીકરણ પ્રતિકાર અને ઓહ્મિક પ્રતિકારને કારણે થતા પ્રતિકારને દૂર કરવા માટે, વાસ્તવિક માપેલ ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ મૂલ્ય હંમેશા કોઈ-લોડની સ્થિતિમાં ખુલ્લા-સર્કિટ વોલ્ટેજ કરતાં ઓછું હોય છે.

જેમ કે સમીકરણ (1.3) પરથી જોઈ શકાય છે, બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર જેટલો વધારે છે, તેટલો બેટરીનો ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ ઓછો અને વાસ્તવિક ઉર્જા આઉટપુટ નાનું. દેખીતી રીતે, બેટરીનો આંતરિક પ્રતિકાર શક્ય તેટલો નાનો હોવો જોઈએ.