Jakie czynniki wpływają na pojemność baterii?

Zimą, gdy korzystamy ze smartfona na zewnątrz, zauważamy, że bateria rozładowuje się szybciej niż latem; baterie szybkoładowalne rozładowują się szybciej niż baterie ładowane powoli. Jakie więc czynniki wpływają na pojemność baterii?

1. Temperatura

Temperatura ma znaczący wpływ na pojemność baterii. Wraz ze wzrostem temperatury pojemność baterii zwiększa się. Po pierwsze, podwyższona temperatura sprzyja reakcjom chemicznym zachodzącym wewnątrz baterii, a jony litu poruszają się szybciej, dlatego dostępna pojemność rośnie.

Po drugie, w warunkach niskiej temperatury elektrolit staje się lepki, przewodność jonów litu maleje, a polaryzacja omiczna, polaryzacja stężeniowa i polaryzacja elektrochemiczna się nasilają, co utrudnia interkalację jonów litu.

Ponadto, w niskich temperaturach siatka materiałów elektrod dodatnich i ujemnych ulega skurczeniu, a kanały umożliwiające wstawianie i usuwanie jonów litu stają się węższe, co wymaga większej energii do ukończenia reakcji, powodując polaryzację elektrochemiczną. Niskie temperatury spowalniają szybkość transferu ładunku na powierzchni elektrody, podobnie jak koła ślizgające się po oblodzonej drodze, a jony gromadzą się na interfejsie, tworząc polaryzację stężeniową.

2. Prąd rozładowania

Wraz ze zmniejszaniem się prądu rozładowania baterii, pojemność baterii również rośnie.

W przypadku niskich prądów rozładowania (np. 0,2C), jony litu mają więcej czasu na deinterkalację z materiałów elektrod dodatnich i ujemnych, co zmniejsza straty spowodowane polaryzacją. Natomiast przy wysokich prądach rozładowania (np. 1C), jony litu migrują zbyt szybko, uniemożliwiając niektórym substancjom aktywnym szybkie wzięcie udziału w reakcji, co prowadzi do zmniejszenia wykorzystania pojemności.

Niski stopień rozładowania to jak mocne wyciskanie pasty do zębów, aż do momentu, gdy jest prawie pusta. Natomiast, gdy wyciskasz ją powoli, możesz z niej jeszcze dłużej korzystać.

3. Prędkość ładowania

Ładowanie z niską intensywnością zmniejsza efekt polaryzacji wewnątrz akumulatora. Im niższe natężenie prądu ładowania, tym bardziej równomierne rozprzestrzenianie się jonów litu przez materiał elektrodowy, co minimalizuje straty energii. W uproszczeniu, powolne ładowanie pozwala na pełne naładowanie akumulatora, umożliwiając wygenerowanie większej mocy.