Napětí baterie

Napětí baterie je základní charakteristikou baterie, která je dána chemickými reakcemi v baterii, koncentrací složek baterie a polarizací baterie. Napětí vypočtené z rovnovážných podmínek se obvykle označuje jako jmenovité napětí baterie. V praxi nelze jmenovité napětí baterie snadno změřit, ale pro praktické bateriové systémy (v nichž jsou přepětí a neideální vlivy nízké) je napětí naprázdno dobrou aproximací jmenovitého napětí baterie.

Protože elektrický potenciál (napětí) z většiny chemických reakcí je řádově 2 V, zatímco napětí požadované zátěží je obvykle větší, ve většině baterií je mnoho jednotlivých článků baterie zapojeno do série. Například u olověných akumulátorů má každý článek napětí přibližně 2V. Šest článků je spojeno do typického olověného akumulátoru s napětím 12V.

Změny napětí při vybíjení

V důsledku polarizačních účinků se může napětí akumulátoru při průtoku proudu podstatně lišit od rovnovážného napětí nebo napětí naprázdno. Klíčovou charakteristikou technologie baterií je, jak se mění napětí baterie v důsledku za podmínek vybíjení, a to jak v důsledku rovnovážných koncentračních účinků, tak v důsledku polarizace. Níže jsou uvedeny křivky vybíjení a nabíjení baterií pro několik různých bateriových systémů. Křivky vybíjení a nabíjení nemusí být nutně symetrické kvůli přítomnosti dalších reakcí, které mohou být přítomny při vyšších napětích, s nimiž se setkáváme při nabíjení.

Vypínací napětí

U mnoha typů akumulátorů, včetně olověných, nelze akumulátor vybít pod určitou úroveň, jinak by mohlo dojít k jeho trvalému poškození. Toto napětí se nazývá „vypínací napětí“ a závisí na typu baterie, její teplotě a rychlosti vybíjení baterie.

Měření stavu nabití na základě napětí

Snížení napětí baterie při vybíjení je sice negativním aspektem baterií, který snižuje jejich účinnost, ale jedním z praktických aspektů tohoto snížení, pokud je přibližně lineární, je, že při dané teplotě lze baterii použít k přibližnému určení stavu nabití baterie. V systémech, kde napětí baterie není lineární v určitém rozsahu stavu nabití baterie nebo ve kterých dochází k rychlým změnám napětí s BSOC, bude obtížnější určit BSOC, a proto bude obtížnější nabíjet. Avšak bateriový systém, který udržuje konstantnější napětí s rychlostí vybíjení, bude mít vysokou napěťovou účinnost a bude snadněji použitelný pro pohon zátěží citlivých na napětí.

Vliv teploty na napětí

Napětí baterie se bude zvyšovat s teplotou systému a lze jej vypočítat podle Nernstovy rovnice pro rovnovážné napětí baterie.

.