Batterispænding

Batterispænding er en grundlæggende egenskab ved et batteri, som bestemmes af de kemiske reaktioner i batteriet, koncentrationerne af batterikomponenterne og batteriets polarisering. Den spænding, der beregnes ud fra ligevægtsforhold, er typisk kendt som den nominelle batterispænding. I praksis kan den nominelle batterispænding ikke umiddelbart måles, men for praktiske batterisystemer (hvor overspændinger og ikke-ideelle effekter er lave) er den åbne kredsløbsspænding en god tilnærmelse til den nominelle batterispænding.

Da det elektriske potentiale (spænding) fra de fleste kemiske reaktioner er i størrelsesordenen 2V, mens den spænding, som belastningerne kræver, typisk er større, er mange individuelle battericeller i de fleste batterier serieforbundet i serie. I blybatterier har hver celle f.eks. en spænding på ca. 2 V. Seks celler er forbundet for at danne et typisk 12V-blybatteri.

Spændingsvariation ved afladning

På grund af polariseringseffekterne kan batterispændingen under strømgennemstrømning afvige væsentligt fra ligevægtsspændingen eller spændingen ved åben kredsløb. En vigtig egenskab ved batteriteknologi er, hvordan batterispændingen ændrer sig under afladningsforhold, både på grund af ligevægtskoncentrationseffekter og på grund af polarisering. Nedenfor er vist batteriudladnings- og opladningskurver for flere forskellige batterisystemer. Udladnings- og opladningskurverne er ikke nødvendigvis symmetriske på grund af tilstedeværelsen af yderligere reaktioner, der kan være til stede ved de højere spændinger, der forekommer ved opladning.

Cut-Off Voltage

I mange batterityper, herunder blysyrebatterier, kan batteriet ikke aflades under et bestemt niveau, da der ellers kan ske permanent skade på batteriet. Denne spænding kaldes “cut-off-spændingen” og afhænger af batteritypen, dens temperatur og batteriets afladningshastighed.

Måling af ladningstilstand baseret på spænding

Mens reduktionen af batterispændingen ved afladning er et negativt aspekt ved batterier, som reducerer deres effektivitet, er et praktisk aspekt af en sådan reduktion, hvis den er omtrent lineær, at batteriet ved en given temperatur kan bruges til at tilnærme sig batteriets ladningstilstand ved en given temperatur. I systemer, hvor batterispændingen ikke er lineær over et vist område af batteriets opladningstilstand, eller hvor der er hurtige variationer i spændingen med BSOC, vil det være vanskeligere at bestemme BSOC og derfor vanskeligere at oplade. Et batterisystem, der opretholder en mere konstant spænding med afladningshastigheden, vil imidlertid have en høj spændingseffektivitet og vil lettere kunne anvendes til at drive spændingsfølsomme belastninger.

Temperaturens indvirkning på spændingen

Batterispændingen vil stige med systemets temperatur og kan beregnes ved hjælp af Nernst-ligningen for ligevægtsbatterispændingen.