بازدهی کولن و انرژی در باتری

علی مشایخعلی مشایخ
399 بازدید
بازدهی کولن

در ادامه مطالب مربوط به باتری، در این مقاله می‌خواهیم در مورد بازدهی کولن در باتری صحبت کنیم. با ساینا باتری همراه باشید.

در ابتدا باید بدانیم که کولن چیست.

پیشنهادی: باتری چیست را مطالعه کنید.

کولن چیست؟

از نظر بنیادی می‌دانیم که الکتریسیته در نتیجه حرکت بار الکتریکی به‌وجود می‌آید.

در حالت کلی دو نوع بار الکتریکیِ مثبت و منفی در طبیعت وجود دارد. در ابتدا «بنجامین فرانکلین» (Benjamin Franklin)، دانشمند آمریکایی توانست بار الکتریکی را مشاهده کند. او با استفاده از ساییدن اجسام مختلف به یکدیگر توانست بار‌های الکتریکی را توصیف کند. فرانکلین مشاهده کرد که اجسام باردار یکدیگر را جذب می‌کنند.

بدیهی است که بارهای مخالف همدیگر را جذب و بار‌های موافق یکدیگر را دفع می‌کنند. واحد اندازه‌گیری بار الکتریکی کولن است که آن را با C نشان می‌دهند. یک کولن برابر است با یک آمپر ثانیه (1As).

بازدهی باتری

باتری‌ها پس از هر بار استفاده بازدهی آن‌ها کم خواهد شد. انرژی بازیابی شده پس از شارژ همیشه کمتر از آن است که وارد شده است.

واکنش پارازیتی که در سلول الکتروشیمی رخ می‌دهد، از بازدهی 100 درصدی ظرفیت باتری جلوگیری می‌کند. شارژ سریع و بیش از حد نیز نیز باعث کاهش بازدهی انرژی می‌شود. این امر همچنین با کاهش عمر چرخه به فشار باتری کمک می‌کند.

بازدهی باتری در حال جلب توجه است. این امر به ویژه در مورد سیستم‌های بزرگ باتری در وسایل نقلیه الکتریکی، سیستم‌های ذخیره انرژی (ESS) و ماهواره‌ها بسیار مهم است.

بازدهی باتری معمولاً با بازدهی کولن اندازه‌گیری می‌شود.

بازدهی کولن

بازدهی کولن (CE) که به آن بازدهی فارادیک یا بازدهی جریان نیز گفته می‌شود، بازدهی شارژ را که الکترون توسط باتری منتقل می‌کند را توصیف می‌کند. CE نسبت کل شارژ استخراج شده از باتری به کل شارژ باتری طی یک دوره کامل است.

باتری لیتیون یون یکی از بالاترین امتیازات CE را در باتری‌های قابل شارژ دارد. این باتری بازدهی بیش از 99 درصد را ارائه می‌دهد. اما این تنها در صورت شارژ در جریان متوسط ​​و در دمای سرد امکان پذیر است.

شارژ خیلی سریع باعث کاهش CE می‌شود. زیرا در اثر پذیرش شارژ و گرما تلف می‌شود. همچنین شارژ بسیار کندی که تخلیه خودکار در آن نقش دارد نیز انجام می‌شود.

پیشنهادی: عوامل مرگ باتری لیتیوم یون را مطالعه کنید. (در حال آماده سازی)

با چرخه بازدهی کولن لیتیوم یون بهبود می‌یابد. برای اثبات این موضوع، باتری‌های لیتیوم یون پاناسونیک ، سونی ،ال‌جی و سامسونگ در فرمت 18650 سلول، در آن‌ها چرخه اتفاق افتاده است. برخی از سلول‌ها با بازدهی کولن 99.1 درصد شروع به کار کردند و با 15 سیکل به 99.5 درصد بهبود یافتند. برخی از آن‌ها با 99.5 درصد شروع و با 30 چرخه به 99.9 درصد رسیدند. سازگاری در آزمایش‌های مکرر، نشان دهنده‌ی آن است که باتری لیتیوم یون بسیار پایدار است.

CE باتری سربی اسید در حدود 90 درصد است. باتری‌های بر پایه نیکل هنوز به طور کلی پایین‌ترند. با شارژ سریع، نیکل کادمیوم NiCd و نیکل فلز هیدرید NiMH ممکن است به 90 درصد برسد. اما یک شارژ آهسته این میزان را به حدود 70 درصد کاهش می‌دهد.

کمتر بودن میزان شارژ در شرایطی که بیش از 70 درصد حالت شارژ و خود تخلیه باشد و گرم شدن باتری نسبت به پایان شارژ افزایش می‌یابد که از عوامل پایین بودن CE هستند. بهترین بازده تمام باتری‌ها در حالت شارژ میان برد 30 تا 70 درصد است. همه سیستم‌های باتری مقادیر منحصر به فرد CE را ارائه می‌دهند که با نرخ شارژ و دما متفاوت است. عمر باتری نیز نقش دارد.

بازدهی ولتایی

بازدهی ولتایی روش دیگری برای اندازه گیری بازدهی باتری است. نشان دهنده نسبت ولتاژ تخلیه متوسط ​​به ولتاژ شارژ متوسط ​​است. در این حالت باعث کم شدن ظرفیت می‌شود. زیرا ولتاژ شارژ همیشه بیشتر از ولتاژ نامی است تا واکنش شیمیایی درون باتری را فعال کند.

بازدهی انرژی

در حالی که بازده کلنی لیتیوم یون به طور معمول بیشتر از 99 درصد است. بازدهی انرژی همان باتری میزان کمتری دارد و مربوط به شارژ و دشارژ C است. با نرخ شارژ 20 ساعته 0.05C، بازده انرژی 99 درصد بالا است. این موضوع در دمای 0.5C به حدود 97 درصد می‌رسد و در دمای 1C بیشتر کاهش می‌یابد.

گفته می‌شود که در دنیای واقعی، تسلا رودستر 86 درصد بهره وری انرژی دارد. شارژ فوق العاده سریع در خودروهای جدید الکتریکی تأثیر منفی بر بازدهی انرژیی و همچنین دوام باتری خواهد داشت.

نتیجه‌گیری

بازدهی کولن، بازدهی شارژ را که الکترون توسط باتری منتقل می‌کند را توصیف می‌کند. دانستن این موضوع به ما کمک می‌کند که چگونه از باتری خود مراقبت کنیم.

منابع

باتری یونیورسیتی

آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر
دسته بندی طول عمر باتری
اشتراک گذاری

نوشته های مرتبط

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

عضویت در خبرنامه

با عضویت در خبرنامه از آخرین پیشنهادها و تخفیف های ما زودتر از بقیه با خبر شوید!

نمادهای ما

logo-samandehi
سبد خرید

سبد خرید شما خالی است.

ورود به سایت
question