특정 방전 조건에서 배터리가 방출할 수 있는 전기량을 배터리 용량이라고 하며 기호 C로 표시합니다. 단위는 일반적으로 A·h 또는 mA·h로 표시됩니다.
1. 이론 용량(C0)
이론적 용량은 모든 활성 물질이 흐름 형성 반응에 참여한다고 가정할 때 배터리가 제공할 수 있는 전기량입니다-. 패러데이의 법칙에 따라 계산된 활물질의 전기화학적 당량을 바탕으로 전지 반응식에 사용된 활물질의 양을 이용하여 이론 용량을 정확하게 계산할 수 있습니다.
패러데이의 법칙에 따르면 전류가 전해질 용액을 통과할 때 전극에서 화학 반응을 일으키는 물질의 양은 통과하는 전기의 양에 정비례합니다. 수학적으로는 다음과 같이 표현할 수 있습니다.
패러데이의 법칙에 따르면 전류가 전해질 용액을 통과할 때 전극에서 화학 반응을 일으키는 물질의 양은 통과하는 전기의 양에 정비례합니다. 수학적으로 이는 다음과 같이 표현됩니다.
여기서 Q는 전극반응을 통과하는 전기량(A·h)이다.
m은 반응하는 활성 물질의 질량(g)입니다.
M은 활성 물질의 몰 질량(g/mol)이고;
F는 패러데이 상수로, 약 96500C/mol 또는 26.8A·h/mol입니다.
식 (2-6)은 질량 m인 활성 물질의 완전한 반응 후에 방출되는 전기량 Q로도 이해할 수 있습니다. 전기량 Q는 전극에서 활성 물질의 이론 용량(C₀)으로, 질량 m의 활성 물질이 반응에 완전히 참여할 때 방출되는 전기의 양을 나타냅니다.
따라서 방정식 (2-6)은 다음과 같이 쓸 수도 있습니다.
식 중 K는 활물질의 전기화학적 당량인 K= M / 26.8 [g/(A·h)]를 나타내며, 이는 1 A·h의 전하를 얻는데 필요한 활물질의 질량을 의미한다. 식 (2-7)은 전극활물질의 이론용량을 계산하는 식이다. 일반적으로 사용되는 전극 활물질의 전기화학적 등가물은 표 2-2와 같다. 전기화학적 등가성은 전극 재료의 이론적 비용량을 비교하는 데 사용될 수 있습니다.
표 2-2 일반적으로 사용되는 전극 활물질의 전기화학적 등가물
| 활성 물질 | 몰 질량/(g/mol) | 반응에서 생성된 전자 수(n) | 전기화학적 등가물 [g/(A·h)] |
|---|---|---|---|
| H₂ | 2.0 | 2 | 0.037 |
| 리 | 6.94 | 1 | 0.259 |
| 아연 | 65.4 | 2 | 1.220 |
| CD | 112.4 | 2 | 2.220 |
| 납 | 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. 정격 용량(C₀)
정격 용량은 국가 또는 관련 부서 표준에 규정된 특정 방전 조건(예: 온도, 방전율, 종료 전압)에서 배터리가 방전해야 하는 최소 용량입니다.
3. 실제 용량(C)
가변 전류 방전 중
공식에서 I는 방전 시간 t의 함수인 방전 전류를 나타냅니다.
T--방전부터 종료 전압까지의 시간을 나타냅니다.
내부 저항 및 기타 요인으로 인해 활물질을 완전히 활용할 수 없습니다. 즉, 활물질의 이용률은 항상 1보다 작습니다. 따라서 화학 동력원의 실제 용량과 정격 용량은 항상 이론 용량보다 낮습니다. 활물질의 이용률은 다음과 같이 정의됩니다.
여기서 m은 활물질의 질량이고;
m₁은 실제 용량이 방출될 때 소모된 활물질의 질량입니다.
배터리의 실제 용량은 방전 전류와 밀접한 관련이 있습니다. 고전류 방전 중에는 전극 분극이 증가하고, 내부 저항이 증가하며, 방전 전압이 급격하게 떨어지며, 배터리의 에너지 효율이 감소하여 실제 방출되는 용량이 낮아집니다. 반대로, 낮은- 방전율 조건에서는 방전 전압이 천천히 떨어지며, 배터리에서 방출되는 실제 용량은 정격 용량보다 높은 경우가 많습니다.
4. 남은 용량
남은 용량은 배터리가 일정 방전율로 방전된 후 남은 사용 가능한 용량을 의미합니다. 잔여 용량 추정 및 계산은 배터리 초기 사용 시 방전율, 방전 시간, 배터리 노화 정도, 적용 환경 등의 영향을 받아 정확한 추정이 다소 어렵습니다.
5. n-시간 요금 용량
n-시간 비율 용량은 지정된 종료 전압에 도달할 때까지 n-시간 비율 방전 전류로 방전할 때 완전히 충전된 배터리에서 방출되는 전기량을 나타냅니다.
6. 가용 용량
사용 가능한 용량은 특정 조건에서 완전히 충전된 배터리에서 방출되는 전기량을 나타냅니다.
