Koji čimbenici su povezani s kapacitetom baterije?

Zimi, kad koristimo mobitel na otvorenom, primijetimo da se baterija prazni brže nego ljeti; baterije koje se brzo punjenje prazne se brže od onih koje se sporije punjenje. Dakle, koji čimbenici utječu na kapacitet naše baterije?

1. Temperatura

Temperatura znatno utječe na kapacitet baterije. Kada temperatura raste, kapacitet baterije se povećava. Prvo, povišena temperatura potiče kemijske reakcije unutar baterije, a ionski litij se kreće brže, pa se povećava dostupni kapacitet.

Drugо, kod niskih temperatura elektrolit postaje viskozan, vodljivost ionskog litija se smanjuje, a otporničko, koncentracijsko i elektrokemijsko polariziranje pogoršavaju, što otežava ugradnju ionskog litija.

Osim toga, rešetka pozitivnih i negativnih elektrodnih materijala se steže na niskim temperaturama, a kanali za interkalaciju i deinterkalaciju litijevih iona postaju uži, što zahtijeva više energije za dovršavanje reakcije, što rezultira elektrokemijskom polarizacijom. Niske temperature usporavaju brzinu prijenosa naboja na površini elektrode, slično kao kada gume proklizavaju po zaleđenom putu, a ioni se nakupljaju na granici da bi formirali koncentracijsku polarizaciju.

2. Brzina pražnjenja

Kada se smanji brzina pražnjenja baterije, povećava se i kapacitet baterije.

Na niskim brzinama pražnjenja (npr. 0,2C), litijevi ioni imaju više vremena za deinterkalaciju iz pozitivnih i negativnih elektrodnih materijala, čime se smanjuju gubici zbog polarizacije. Međutim, pri visokim brzinama pražnjenja (npr. 1C), litijevi ioni premještaju prebrzo, što sprječava da se neke aktivne tvari brzo regruiraju, što rezultira smanjenom iskorištenošću kapaciteta.

Niska brzina pražnjenja je poput stiskanja tubice s pastom za zube dok gotovo ne isprazniš sadržaj, ali ako stiskaš polako, još uvijek možeš koristiti tubicu neko vrijeme.

3. Brzina punjenja

Punjenje niskom brzinom smanjuje polarizacijski učinak unutar baterije. Što je niža struja punjenja, litijevi ioni potpunije se difundiraju kroz elektrodni materijal, čime se minimizira gubitak energije. Jednostavno rečeno, sporije punjenje omogućuje potpuno punjenje baterije, što joj omogućuje da isporuči više energije.