Aké faktory súvisia s kapacitou batérie?

V zimnom období, keď používame svoje mobilné telefóny vonku, zistíme, že batéria sa vybíja rýchlejšie ako v lete; batérie s rýchlym nabíjaním sa vybíjajú rýchlejšie ako batérie s pomalým nabíjaním. Aké faktory teda súvisia s kapacitou našej batérie?

1. Teplota

Teplota má významný vplyv na kapacitu batérie. Keď teplota stúpa, kapacita batérie sa zvyšuje. Po prvé, zvyšujúca sa teplota podporuje chemické reakcie vo vnútri batérie a ióny lítia sa pohybujú rýchlejšie, takže dostupná kapacita narastá.

Po druhé, pri nízkych teplotách sa elektrolyt stáva viskóznejším, vodivosť lítiových iónov klesá a všetky druhy polarizácie – ohmická, koncentračná a elektrochemická – sa zhoršujú, čo bráni vkladaniu lítiových iónov.

Okrem toho sa mriežka kladných a záporných elektrodových materiálov pri nízkych teplotách zužuje a kanály pre vkladanie a extrakciu iónov lítia sa zúžia, čo na dokončenie reakcie vyžaduje viac energie, čím vzniká elektrochemická polarizácia. Nízke teploty spomaľujú rýchlosť prenosu náboja na povrchu elektrody, podobne ako kolesá škriekajúce na ľadovej ceste, a ióny sa hromadia na rozhraní, čím vzniká koncentračná polarizácia.

2. Vybíjacia intenzita

So znižovaním vybíjacej intenzity batérie sa zvyšuje kapacita batérie.

Pri nízkych vybíjacích intenzitách (napr. 0,2C) majú ióny lítia viac času na deinterkaláciu z kladných a záporných elektrodových materiálov, čím sa znížia straty na polarizáciu. Pri vysokých vybíjacích intenzitách (napr. 1C) sa však ióny lítia pohybujú príliš rýchlo, čo bráni niektorým aktívnym látkam rýchlo reagovať, čím sa zníži využitie kapacity.

Nízka miera vybíjania je ako silné stlačenie tuby s pasta na zuby, kým je takmer prázdna, ale ak ju stlačíte pomalšie, ešte chvíľu ju môžete používať.

3. Rýchlosť nabíjania

Nabíjanie pri nízkej rýchlosti znižuje polarizačný efekt vo vnútri batérie. Čím nižší je nabíjací prúd, tým úplnejšie sa lítiové ióny rozptýlia cez elektrodový materiál, čím sa minimalizuje strata energie. Jednoducho povedané, pomalé nabíjanie umožní batérii úplne sa nabiť, čím môže poskytovať viac výkonu.