Ceann de na saintréithe feidhmíochta is tábhachtaí decadhnraí stórála fuinnimhis é a bhfeidhmíocht urscaoilte. Chun iompar urscaoilte na ceallraí a shaintréithe faoi choinníollacha éagsúla, is gá cuar urscaoilte na ceallraí a thomhas, is cuar é de ghnáth a léiríonn an t-athrú ar an voltas urscaoilte le himeacht ama. Tá straitéisí urscaoilte tréithrithe ag coinníollacha urscaoilte éagsúla, agus beidh cuair scaoilte éagsúla mar thoradh ar straitéisí urscaoilte éagsúla. Cuimsíonn straitéisí urscaoilte de ghnáth modh urscaoilte, sruth urscaoilte, voltas foirceanta, agus teocht chomhthimpeallach.
Modh urscaoilte
Tá trí bhealach ann ar féidir le ceallraí a urscaoileadh: urscaoileadh reatha leanúnach, urscaoileadh friotaíochta leanúnach, agus urscaoileadh cumhachta leanúnach. Taispeántar cuair scaoilte tipiciúla i bhFíor 1-5, a léiríonn na hathruithe ar an sruth urscaoilte, an voltas, agus an chumhacht thar am urscaoilte faoi na trí mhodh urscaoilte seo.
Le linn urscaoileadh friotaíochta tairiseach, laghdaítear voltas oibriúcháin agus sruth urscaoilte na ceallraí de réir a chéile le himeacht ama. Ar an gcaoi chéanna, faoin urscaoileadh reatha tairiseach, laghdaítear an voltas oibriúcháin freisin de réir mar a leanann an próiseas urscaoilte ar aghaidh. Tá an laghdú seo ar an voltas oibriúcháin le ham urscaoilte fada mar gheall ar an méadú ar fhriotaíocht inmheánach na ceallraí. Ina theannta sin, le húsáid mhéadaithe na cumhachta ceallraí in uirlisí cumhachta, feithiclí leictreacha, agus feidhmchláir eile, tá urscaoileadh tairiseach cumhachta ag éirí níos forleithne. Le linn urscaoileadh cumhachta tairiseach, laghdaíonn an voltas ceallraí go leanúnach agus méadaíonn an sruth urscaoilte go leanúnach de réir mar a théann an t-urscaoileadh ar aghaidh.
Reatha urscaoilte
Le linn oibriú ceallraí, tugtar an sruth urscaoilte ar an sruth a aschuireann sé. Tugtar an ráta urscaoilte go coitianta ar an sruth urscaoilte freisin, agus is minic a chuirtear in iúl é ag baint úsáide as an ráta in aghaidh na huaire (ar a dtugtar an ráta in aghaidh na huaire) agus an t-iolraitheoir.
Tagraíonn an ráta urscaoilte don ráta ag a scaoileann ceallraí, arna thomhas in am urscaoilte. Go sonrach, is é an t-am a theastaíonn chun toilleadh na ceallraí a scaoileadh go hiomlán ag baint úsáide as sruth urscaoilte ar leith, a chuirtear in iúl de ghnáth in uaireanta (h). Mar shampla, i gcás cadhnra a bhfuil toilleadh rátáilte 10 amp-uair an chloig (A·h) aici, má tá sé scaoilte le sruth 2A, is é 5 uair an chloig (10A·h/2A=5h) an ráta urscaoilte comhfhreagrach, rud a chiallaíonn go bhfuil an ceallraí ag scaoileadh ag ráta 5 uaire.
Tagraíonn ráta urscaoilte don luach reatha, arna shloinneadh mar iolraí de chumas rátáilte na ceallraí, nuair a bhíonn cumas iomlán na ceallraí á scaoileadh go hiomlán laistigh d'am ar leith. Mar shampla, ciallaíonn urscaoileadh 2C go bhfuil an sruth urscaoilte dhá oiread acmhainn rátáilte na ceallraí, arna léiriú ag 2C de ghnáth (áit a seasann C do chumas rátáilte na ceallraí). I gcás ceallraí le toilleadh rátáilte de 10A·h, urscaoileadh 2C (tá saincheist tríthoiseach anseo, ie, níl na haonaid toillte agus srutha mar an gcéanna, ach is úsáid choitianta é seo, mar sin ní athrófar é) ciallaíonn sé go bhfuil an sruth urscaoilte 2 x 10=20 (A), a fhreagraíonn do ráta urscaoilte 0.5h. Tá inoiriúnaitheacht dhifriúil ag cineálacha agus dearaí éagsúla cadhnraí do choinníollacha scaoilte: tá cuid acu níos oiriúnaí do urscaoileadh srutha íseal, agus éiríonn le cuid eile níos fearr ag sruthanna arda. Go ginearálta, tugtar rátaí ísle ar rátaí urscaoilte níos lú ná nó cothrom le 0.5C; tugtar meánrátaí orthu siúd idir 0.5C agus 3.5C; tugtar rátaí arda orthu siúd idir 3.5C agus 7C; agus tugtar rátaí sár-arda orthu siúd atá os cionn 7C.
Voltas foirceannadh
Le linn urscaoileadh ceallraí, sainmhínítear an luach voltais tosaigh mar an voltas oibriúcháin tosaigh; nuair a thiteann an voltas go dtí tairseach nach bhfuil urscaoileadh breise oiriúnach a thuilleadh, tugtar an voltas foirceanta ar an bpointe voltais seo. De ghnáth socraíonn an tástálaí luach sonrach an voltais foirceanta seo bunaithe ar riachtanais tástála iarbhír agus ar thaithí roimhe seo.
Athraíonn an voltas foirceanta socraithe ag brath ar na coinníollacha urscaoilte éagsúla agus a dtionchar ar acmhainn agus saolré na ceallraí. Go hiondúil úsáidtear voltais chríochnaithe níos ísle i dtimpeallachtaí ísealteochta nó faoi choinníollacha sceite reatha arda, agus de ghnáth socraítear voltais chríochnaithe níos airde faoi choinníollacha íseal sceite reatha. Tá sé seo amhlaidh toisc go n-ardaíonn polarú idir na leictreoidí ceallraí go suntasach le linn urscaoileadh reatha íseal teochta nó ard, rud a fhágann go bhfuil úsáid neamhiomlán na n-ábhar gníomhach agus titim voltas níos tapúla. Mar sin, cabhraíonn sé le níos mó fuinnimh a scaoileadh má laghdaítear an voltas foirceanta go cuí. Os a choinne sin, agus urscaoileadh reatha íseal á úsáid, baintear úsáid níos iomláine as na comhpháirteanna gníomhacha sa cheallraí. Sa chás seo, féadfaidh méadú ar an voltas foirceanta chun urscaoileadh domhain a theorannú saolré iomlán na ceallraí a leathnú go héifeachtach.
Teocht chomhthimpeallach
Mar a thaispeántar i bhFíor 1-6, tá tionchar suntasach ag teocht chomhthimpeallach ar an gcuar urscaoilte. Ag teochtaí níos airde, léiríonn an cuar urscaoilte treocht réasúnta milis; áfach, de réir mar a thagann laghdú ar an teocht, éiríonn an t-athrú seo ag éirí níos uafásach. Is é an chúis bhunúsach ná go laghdaítear ráta imirce na n-ian ag teocht íseal, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar fhriotaíocht inmheánach ohmic. I gcásanna tromchúiseacha, má tá an teocht ró-íseal, féadfaidh an leictrilít reo, rud a chuireann bac ar ghnáth-phróiseas urscaoilte na ceallraí. Ina theannta sin, ag teochtaí níos ísle, feabhsaítear polarú leictriceimiceach agus polarú comhchruinnithe dá réir, ag luasghéarú tuilleadh ráta lobhadh an chuar scaoilte.
Fíor 1-6 Cuar sceite cadhnraí luaidhe-aigéid ag teochtaí comhthimpeallacha éagsúla
Cumas agus cumas sonrach
Tagraíonn cumas ceallraí don mhéid leictreachais is féidir a fháil ó cheallraí faoi choinníollacha urscaoilte áirithe. De ghnáth cuirtear an t-aonad in iúl mar aimpéar-uair an chloig (Ah). De réir an staid iarbhír, is féidir acmhainn ceallraí a roinnt tuilleadh i gcumas teoiriciúil, cumas iarbhír, agus cumas rátáilte.
Tagraíonn cumas teoiriciúil (Co) don mhéid leictreachais is féidir a sholáthar faoi choinníollacha idéalach nuair a bhíonn an t-ábhar gníomhach rannpháirteach go hiomlán in imoibriú leictriceimiceach na ceallraí. Ríomhtar an luach seo bunaithe ar mhais an ábhair ghníomhach, de réir dhlí Faraday. Deir dlí Faraday go bhfuil caidreamh comhréireach díreach idir mais an ábhair atá rannpháirteach san imoibriú ag an leictreoid agus an méid muirir a aistríonn sé; nuair a ghlacann 1 mol d'ábhar gníomhach páirt i bpróiseas leictriceimiceach na ceallraí, is féidir leis muirear a scaoileadh atá comhionann le 26.8 A·h nó 1 farad (F). Mar sin, tá an fhoirmle ríofa seo a leanas ann:
San fhoirmle, is é m mais na substainte gníomhaí nuair a imoibríonn sí go hiomlán; n líon na leictreon a fuarthas nó a cailleadh le linn an imoibrithe sreafa; agus is é M mais mhólar na substainte gníomhaí.
San fhoirmle, tugtar K ar choibhéis leictriceimiceach na substainte gníomhaí.
Mar a léirítear i gcothromóid (1.5), baineann toilleadh teoiriciúil leictreoid le mais an ábhair ghníomhach agus an choibhéis leictriceimiceach. Leis an mais chéanna d'ábhar gníomhach, is lú an coibhéis leictriceimiceach, is mó an cumas teoiriciúil. Taispeántar coibhéisí leictriceimiceacha roinnt ábhar leictreoid i dTábla 1-3.
Tábla 1-3 Coibhéisí Leictriceimiceacha de Roinnt Ábhar Leictreoid
| Ábhar Leictreoid Diúltach | Dlús (g/cm³) | Acmhainn Sonrach (mA·h/g) | Ábhar Leictreoid Dearfach | Dlús (g/cm³) | Acmhainn Sonrach (mA·h/g) |
|---|---|---|---|---|---|
| H₂ | - | 0.037 | O₂ | - | 0.30 |
| Li | 0.534 | 0.259 | SOCl₂ | 1.63 | 2.22 |
| Mg | 0.74 | 0.454 | AgO | 7.4 | 2.31 |
| Al | 2.699 | 0.335 | SO₂ | 1.37 | 2.38 |
| Fe | 7.85 | 1.04 | MnO₂ | 5.0 | 3.24 |
| Zn | 7.1 | 1.22 | NiOOH | 7.4 | 3.42 |
| Cd | 8.65 | 2.10 | Ag₂O | 7.1 | 4.33 |
| (Li)Cl₂ | 2.25 | 2.68 | PbO₂ | 9.3 | 4.45 |
| Pb | 11.34 | 3.87 | I₂ | 4.94 | 4.73 |
Ina theannta sin, is minic a úsáidtear na coincheapa maidir le cumas iarbhír agus cumas rátáilte. Tagraíonn acmhainn iarbhír don mhéid iomlán leictreachais is féidir le ceallraí a sholáthar faoi choinníollacha urscaoilte sonracha. Tá an acmhainn iarbhír teoranta ní hamháin ag an uasluach teoiriciúil ach freisin ag na coinníollacha sonracha scaoilte.
Is é an cumas rátáilte, ar an láimh eile, sraith chaighdeánach don cheallraí le linn an phróisis deartha agus déantúsaíochta; is é sin, an acmhainn aschuir íosta ba cheart don cheallraí a bhaint amach faoi choinníollacha urscaoilte sonraithe, ar a dtugtar acmhainn ainmniúil freisin.
Nuair a dhéantar comparáid idir cineálacha éagsúla cadhnraí laistigh den tsraith chéanna, úsáidtear acmhainn shonrach de ghnáth le haghaidh meastóireachta. Go sonrach, tagraíonn toilleadh sonrach don mhéid leictreachais is féidir le ceallraí a sholáthar in aghaidh an aonaid maise nó toirte, ie toilleadh sonrach mais (Ah/kg) agus saintoilleadh toirtmhéadrach (Ah/L). Tá sé tábhachtach a thabhairt faoi deara, agus mais agus toirt na ceallraí á ríomh, chomh maith le hábhair leictreoid agus leictrilít a mheas, ní mór comhpháirteanna eile na ceallraí a chur san áireamh freisin, mar shampla an cásáil, an deighilteoir, agus na comhpháirteanna seoltacha gaolmhara. Go háirithe le haghaidh cadhnraí stórála agus cealla breosla, cuimsíonn mais agus toirt iomlán gach trealamh cúnta is gá, mar shampla umair chun leachtanna a stóráil, feistí gníomhachtaithe (le haghaidh cadhnraí stórála), nó córais stórála agus soláthair ábhar gníomhach, córais rialaithe, aonaid téimh, etc. (le haghaidh cealla breosla).
Trí choincheap na hacmhainne ar leith a thabhairt isteach, is féidir linn feidhmíocht cadhnraí de chineálacha agus de mhéideanna éagsúla a chur i gcomparáid. Tá cumas ceallraí roinnte i gcumas teoiriciúil agus cumas iarbhír; dá réir sin, tá gnéithe teoiriciúla agus iarbhír ag acmhainn shonrach freisin.
Fuinneamh agus fuinneamh ar leith
Tagraíonn fuinneamh ceallraí d'aschur iomlán fuinnimh leictrigh na ceallraí agus í ag déanamh oibre faoi choinníollacha urscaoilte sonracha, arna shloinneadh go ginearálta i watt-uair an chloig (W·h). Tá fuinneamh teoiriciúil agus fuinneamh iarbhír ag fuinneamh ceallraí freisin.
Ag glacadh leis go bhfanann an ceallraí i gcothromaíocht le linn urscaoilte agus go bhfuil a voltas urscaoilte tairiseach comhionann lena fhórsa electromotive, agus freisin ag glacadh leis go bhfuil na hábhair ghníomhacha go léir rannpháirteach san imoibriú ceimiceach, ansin ba cheart go mbeadh an fuinneamh a sholáthraíonn an ceallraí comhionann lena uasfhuinneamh teoiriciúil Wo.
Is é fuinneamh teoiriciúil cadhnra an t-uasmhéid oibre neamh-toirte a dhéanann an ceallraí faoi theocht tairiseach, faoi bhrú tairiseach, agus faoi choinníollacha scaoilte inchúlaithe.
Tagraíonn fuinneamh iarbhír (W) don fhuinneamh a sholáthraíonn ceallraí i ndáiríre faoi choinníollacha urscaoilte áirithe. Déantar é a dhíorthú go huimhriúil tríd an acmhainn iarbhír a iolrú faoin meánvoltas oibriúcháin. Toisc nach féidir na hábhair ghníomhacha taobh istigh den cheallraí a úsáid go hiomlán, agus go bhfuil a voltas oibriúcháin de ghnáth níos ísle ná an fórsa electromotive teoiriciúil, tá fuinneamh iarbhír i gcónaí níos lú ná fuinneamh teoiriciúil.
Tagraíonn fuinneamh sonrach don fhuinneamh a scaoiltear le ceallraí in aghaidh mais aonaid nó toirt aonaid. Sainmhínítear an t-aschur fuinnimh in aghaidh an aonaid mhais de cheallraí mar fhuinneamh mais-shonrach, arna thomhas go hiondúil in watt-uair an chloig in aghaidh an chileagraim (Wh/kg). Sainmhínítear an t-aschur fuinnimh in aghaidh an aonaid toirte ceallraí mar fhuinneamh toirtmhéadrach sonrach, arna chur in iúl go hiondúil in watt-uair an chloig in aghaidh an lítir (Wh/L). Ina theannta sin, is féidir coincheap an fhuinnimh shonraigh a fhoroinnt tuilleadh i bhfoirm theoiriciúil (W) agus iarbhír (W), áit ar féidir mais-fhuinneamh teoiriciúil sonrach a ríomh ag baint úsáide as cothromóid (1.9):
San fhoirmle, is é K+ coibhéis leictriceimiceach an ábhair leictreoid dheimhneach; Is é K- coibhéis leictriceimiceach an ábhair leictreoid diúltach; agus is é E an fórsa electromotive ceallraí.
Cumhacht agus cumhacht ar leith
Tagraíonn cumhacht ceallraí d'aschur fuinnimh ceallraí in aghaidh an aonaid ama faoi choinníollacha urscaoilte sonracha, agus is é a aonad tomhais ná vata (W) nó cileavata (kW). Nuair a mheastar an chumhacht aschuir seo maidir le mais nó toirt na ceallraí, faightear coincheap na cumhachta ar leith. Go sonrach, tomhaiseann mais-chumhacht shonrach cé mhéad vata cumhachta is féidir le mais aonad ceallraí a sholáthar, agus is é W/kg a aonad; cé go léiríonn cumhacht sonrach toirtmhéadrach an chumhacht a ghineann aonad toirte ceallraí, agus is é W/L an t-aonad comhfhreagrach.
Léiríonn cumhacht agus cumhacht sonrach an ráta urscaoilte ceallraí. Ciallaíonn cumhacht ceallraí níos airde gur féidir leis an gceallraí urscaoileadh ag rátaí arda reatha nó arda. Mar shampla, is féidir le ceallra airgid since cumhacht ar leith os cionn 100 W/kg a bhaint amach agus é ag scaoileadh ag meándlús srutha, rud a léiríonn friotaíocht inmheánach íseal agus ardfheidhmíocht sceite. I gcodarsnacht leis sin, ní féidir le ceallra cille tirime mangainéise since cumhacht ar leith de 10 W/kg a bhaint amach ach amháin nuair a bhíonn sé ag oibriú ag dlús srutha íseal, rud a léiríonn ardfhriotaíocht inmheánach agus droch-fheidhmíocht urscaoilte ardráta. Cosúil le fuinneamh na ceallraí, tá cumhacht teoiriciúil agus cumhacht iarbhír ag an gcumhacht freisin.
Is féidir cumhacht teoiriciúil ceallraí a chur in iúl mar:
San fhoirmle, is é t am; Is é Co cumas teoiriciúil na ceallraí; agus is mise an reatha.
Ba cheart go mbeadh cumhacht iarbhír na ceallraí:
San fhoirmle, I2Léiríonn R an chumhacht a chaitear ag friotaíocht inmheánach na ceallraí. Níl an chumhacht seo gan úsáid don ualach a chuirtear i bhfeidhm; déantar é a thiontú go bunúsach i bhfuinneamh teasa agus a scaoiltear mar theas.
Saol rothaíochta
Maidir le cadhnraí, tá an saolré timthriall, nó an timthriall úsáide, ar cheann de na príomhtháscairí chun feidhmíocht ceallraí a mheas. Meastar gur tréimhse ama do chadhnra é gach timthriall urscaoilte iomlán-.
Faoi choinníollacha muirir ar leith, sainmhínítear líon na dtimthriallta is féidir le ceallraí a sheasamh sula laghdaítear a toilleadh go luach sonraithe áirithe mar a shaolré timthriallta nó timthriall úsáide. Dá fhaide an saolré rothaíochta, is amhlaidh is fearr feidhmíocht timthriall na ceallraí. Léiríonn cineálacha éagsúla cadhnraí saolréanna éagsúla na sraithe; mar shampla, is féidir le cadhnraí nicil-caidmiam na mílte timthriallta a bhaint amach, agus tá níos lú timthriallta ag cadhnraí airgid since, cuid acu níos lú ná céad fiú. Is fiú a thabhairt faoi deara gur féidir saolréanna éagsúla a bheith ag cadhnraí den chineál céanna fiú mar gheall ar dhifríochtaí ina struchtúr inmheánach.
Bíonn tionchar ag raon fachtóirí ar shaolré timthriall ceallraí. Chomh maith le húsáid chuí agus cothabháil, tá feidhm ag na príomhghnéithe seo a leanas freisin: ① Le linn na dtimthriallta urscaoilte-, laghdaítear achar dromchla an ábhair ghníomhach de réir a chéile, rud a fhágann go dtiocfaidh méadú ar dhlús reatha oibriúcháin agus polarú níos déine; ② Féadfaidh comhpháirteanna gníomhacha ar na leictreoidí a dhícheangal nó a aistriú; ③ Le linn oibriú ceallraí, féadfar roinnt ábhar leictreoid a chreimeadh; ④ D'fhéadfadh dendrites a foirmíodh ar na leictreoidí le linn rothaíochta a bheith ina chúis le ciorcaid ghearr taobh istigh den cheallraí; ⑤ Féadfar damáiste a dhéanamh don deighilteoir; ⑥ Athraíonn moirfeolaíocht chriostail an ábhair ghníomhach le linn timthriallta urscaoilte arís agus arís eile, rud a laghdaíonn a ghníomhaíocht.
Feidhmíocht stórála
Tagraíonn feidhmíocht stórála ceallraí do mhéid an chaillteanais fuinnimh nádúrtha laistigh den cheallraí nuair a bhíonn sé i staid chiorcaid oscailte faoi choinníollacha comhshaoil sonracha (amhail teocht agus taise). Tugtar féin-urscaoileadh ar an bhfeiniméan seo freisin. Má tá an cion de chaillteanas fuinnimh le linn stórála beag, léiríonn sé go bhfuil feidhmíocht stórála den scoth ag an gceallraí.
Nuair a bhíonn cadhnra i riocht ciorcaid oscailte, cé nach bhfuil sé ag soláthar fuinneamh leictreach don taobh amuigh, téann sé faoi phróiseas féinscaoilte fós. Tá an feiniméan seo go príomha mar gheall ar éagobhsaíocht teirmidinimiciúil na leictreoidí sa timpeallacht leictrilít, rud a fhágann go bhfuil imoibrithe redox spontáineacha idir na leictreoidí. Fiú amháin faoi choinníollacha tirime, mura bhfuil an séala daingean go leor, féadfaidh insíothlú fachtóirí seachtracha cosúil le haer nó taise fós éifeacht féinscaoilte a spreagadh laistigh den cheallraí.
Is féidir an ráta féinscaoilte a chur in iúl freisin mar líon na laethanta a thógann sé chun cumas na ceallraí laghdú go luach sonraithe nuair a bhíonn sé á stóráil, ar a dtugtar seilfré. Tá seilfré tirim agus seilfré fliuch ann. Mar shampla, is féidir ceallraí stórála, gan leictrilít a chur leis roimh úsáid, a stóráil ar feadh i bhfad; is féidir le seilfré fada tirim a bheith ag ceallraí den sórt sin. Tugtar stóráil fliuch ar stóráil leictrilít; mar thoradh ar stóráil fhliuch tá éifeacht féinscaoilte níos láidre agus seilfré fliuch níos giorra. Mar shampla, is féidir le seilfré thirim 5–8 mbliana a bheith ag cadhnra airgid since, agus níl a seilfré fliuch ach ar feadh cúpla mí de ghnáth.