Akun jännite

Akun jännite on akun perusominaisuus, joka määräytyy akussa tapahtuvien kemiallisten reaktioiden, akun komponenttien pitoisuuksien ja akun polarisaation perusteella. Tasapaino-olosuhteista laskettua jännitettä kutsutaan tyypillisesti akun nimellisjännitteeksi. Käytännössä akun nimellisjännitettä ei voida helposti mitata, mutta käytännön akkujärjestelmissä (joissa ylijännitteet ja epäideaaliset vaikutukset ovat vähäisiä) avoimen piirin jännite on hyvä approksimaatio akun nimellisjännitteelle.

Koska useimpien kemiallisten reaktioiden aiheuttama sähköinen potentiaali (sähköjännite) on suuruusluokkaa 2 V, kun taas kuormitusten tarvitsema sähköjännite on tyypillisesti suurempaa, useimmissa akkujen akkujen useissa akkuissa lukuisat yksittäiset akkukennot kytketään sarjaan. Esimerkiksi lyijyhappoakuissa jokaisen kennon jännite on noin 2 V. Kuusi kennoa on kytketty muodostamaan tyypillinen 12 V:n lyijyhappoakku.

Jännitteen vaihtelu purkauksen yhteydessä

Polarisaatiovaikutusten vuoksi akun jännite virran kulkiessa voi poiketa huomattavasti tasapainojännitteestä tai avoimen piirin jännitteestä. Akkutekniikan keskeinen ominaisuus on se, miten akkujännite muuttuu purkuolosuhteissa sekä tasapainokonsentraatiovaikutusten että polarisaation vuoksi. Seuraavassa esitetään akun purkaus- ja latauskäyrät useille eri akkujärjestelmille. Purku- ja latauskäyrät eivät välttämättä ole symmetrisiä johtuen lisäreaktioista, joita voi esiintyä latauksessa esiintyvissä korkeammissa jännitteissä.

Katkaisujännite

Monissa akkutyypeissä, mukaan lukien lyijyakut, akkua ei voi purkaa tiettyä tasoa alemmaksi tai akku voi vaurioitua pysyvästi. Tätä jännitettä kutsutaan ”katkaisujännitteeksi”, ja se riippuu akkutyypistä, sen lämpötilasta ja akun purkautumisnopeudesta.

Lataustilan mittaaminen jännitteen perusteella

Vaikka akun jännitteen pieneneminen purkautumisen myötä on akkujen kielteinen piirre, joka heikentää niiden hyötysuhdetta, eräs käytännöllinen piirre tällaisessa pienenemisessä, jos se on likimäärin lineaarinen, on se, että akun lämpötilan ollessa tietyssä lämpötilassa akkua voidaan käyttää apuna akun latauksen likimääräiseen määrittämiseen. Järjestelmissä, joissa akun jännite ei ole lineaarinen jollakin akun varaustilan vaihteluvälillä tai joissa jännite vaihtelee nopeasti BSOC:n kanssa, BSOC:n määrittäminen on vaikeampaa ja siten myös lataaminen on vaikeampaa. Sen sijaan akkujärjestelmällä, jossa jännite pysyy tasaisempana purkautumisnopeuden kanssa, on korkea jännitehyötysuhde, ja sitä on helpompi käyttää jännitteelle herkkien kuormien ohjaamiseen.

Lämpötilan vaikutus jännitteeseen

Akkujännite nousee järjestelmän lämpötilan kasvaessa, ja se voidaan laskea Nernstin yhtälön avulla akun tasapainojännitteelle.