شکل 1: یک نمونه سلول باتری الکتروشیمیایی

سازندگان باتری عموماً باتری را با ظرفیت کولومتریک[1] (آمپر-ساعت) مشخص می‌نمایند، که این مقدار از تخلیه باتری با شارژ کامل تا رسیدن به ولتاژ قطع همان‌طور که در شکل 2 الف، نشان داده شده است به‌دست می‌آید. لازم به ذکر است که عموماً باتری‌های مشابه در جریان‌های تخلیه متفاوت دارای ظرفیت (آمپر-ساعت) متفاوت هستند. به طور کلی، در جریان‌های تخلیه بزرگ‌تر ظرفیت باتری کاهش می‌یابد که در شکل 2 ب، قابل مشاهده است.

شکل 2: الف) ولتاژ قطع یک نمونه باتری، ب) نمودار دشارژ یک باتری سرب-اسید

حالت شارژ (SOC) از دیگر عوامل مهم در باتری است، که به نسبت ظرفیت باقیمانده به ظرفیت شارژ کامل اطلاق می‌گردد. تغییرات حالت شارژ در بازه زمانی dt با جریان شارژ و دشارژ i به صورت رابطه زیر بیان می شود.

که در آن Q(i) ظرفیت باتری برحسب Ah در جریان i و جریان i در دوره دشارژ مثبت و در دوره شارژ منفی است، و SOC₀ مقدار اولیه حالت شارژ را نشان می‌دهد.

انرژی تحویلی از باتری به صورت زیر محاسبه می‌گردد:

(2)

که در آن V(i, SOC) ولتاژ خروجی باتری و تابعی از i و SOC باتری می‌باشد.

انرژی مخصوص

انرژی مخصوص به صورت نسبت ظرفیت انرژی هر واحد باتری به وزن باتری بر حسب Wh/kg تعریف می‌شود. انرژی مخصوص، انرژی بیشینه‌ای است که از یک جرم از واکنش‌دهنده‌های سلول قابل تولید می‌باشد.

توان مخصوص

توان مخصوص به صورت نسبت توان بیشینه‌ی هر واحد باتری (توانی که باتری در دوره کوتاهی تولید می‌کند) به وزن باتری بر حسب W/kg تعریف می‌شود. توان مخصوص در کاهش وزن باتری مخصوصاً در کاربرد‌های توان بالا مانند خودروهای الکتریکی بسیار اهمیت دارد. توان مخصوص باتری‌های شیمیایی وابسته به مقاومت داخلی آن‌ها است.

جدول 1 وضعیت باتری‌های پیشرفته موجود در بازار را به طور خلاصه بیان می‌نماید. همان‌طور که مشاهده می‌شود، با توجه به انرژی مخصوص و توان مخصوص باتری ها در کنار سایر عوامل نظیر عمر مفید می­توان کاربرد مناسب آن­ها را تعیین نمود.

جدول 1: وضعیت انواع باتری­های پیشرفته موجود در بازار

فن‌آوری‌های باتری‌

باتری‌ها به واسطه مشخصه‌هایی نظیر چگالی انرژی بالا، سایز فشرده و قابلیت اطمینان به طور گسترده در صنایع انتخاب و مورد استفاده قرار می‌گیرند. این باتری‌ها شامل باتری سرب – اسید (Lead–Acid)، باتری‌های بر پایه‌ی نیکل مانند نیکل – متال هیدروکسید (Ni-MH)، نیکل – کادمیوم (Ni-Cd)، نیکل – آهن (Ni-Iron)، نیکل – روی (Ni-Zn) و باتری‌های بر پایه‌ی لیتیوم نظیر لیتیوم – پلیمر (Li-Pb) و لیتیوم – یون (Li-I) می‌باشد که مشخصات فنی آن­ها در جدول 1 بیان گردید.

[1] coulometric