Napięcie akumulatora
Napięcie akumulatora jest podstawową charakterystyką akumulatora, która jest określana przez reakcje chemiczne zachodzące w akumulatorze, stężenia składników akumulatora oraz polaryzację akumulatora. Napięcie obliczone na podstawie warunków równowagi jest zwykle znane jako napięcie nominalne akumulatora. W praktyce, nominalne napięcie akumulatora nie może być łatwo zmierzone, ale dla praktycznych systemów akumulatorowych (w których przepięcia i efekty nieidealne są niskie) napięcie obwodu otwartego jest dobrym przybliżeniem do nominalnego napięcia akumulatora.
Ponieważ potencjał elektryczny (napięcie) z większości reakcji chemicznych jest rzędu 2V, podczas gdy napięcie wymagane przez obciążenia jest zazwyczaj większe, w większości akumulatorów, liczne pojedyncze ogniwa akumulatora są połączone szeregowo. Na przykład, w akumulatorach kwasowo-ołowiowych, każde ogniwo ma napięcie około 2V. Sześć ogniw jest połączonych w typowy akumulator kwasowo-ołowiowy o napięciu 12V.
Zmiany napięcia przy rozładowywaniu
Z powodu efektów polaryzacji, napięcie akumulatora przy przepływie prądu może się znacznie różnić od napięcia równowagi lub napięcia obwodu otwartego. Kluczową cechą technologii akumulatorowej jest to, jak zmienia się napięcie akumulatora w warunkach rozładowania, zarówno z powodu efektów koncentracji równowagowej, jak i z powodu polaryzacji. Poniżej przedstawiono krzywe rozładowania i ładowania akumulatorów dla kilku różnych systemów akumulatorowych. Krzywe rozładowania i ładowania niekoniecznie są symetryczne ze względu na obecność dodatkowych reakcji, które mogą występować przy wyższych napięciach spotykanych podczas ładowania.
Cut-Off Voltage
W wielu typach akumulatorów, w tym kwasowo-ołowiowych, nie można rozładować akumulatora poniżej pewnego poziomu, w przeciwnym razie może dojść do jego trwałego uszkodzenia. Napięcie to nazywane jest „napięciem odcięcia” i zależy od typu akumulatora, jego temperatury i szybkości rozładowania.
Measuring State of Charge Based on Voltage
Choć obniżenie napięcia akumulatora przy rozładowaniu jest negatywnym aspektem akumulatorów, który zmniejsza ich wydajność, jednym z praktycznych aspektów takiego obniżenia, jeśli jest ono w przybliżeniu liniowe, jest to, że w danej temperaturze akumulator może być użyty do przybliżonego określenia stanu naładowania akumulatora. W systemach, w których napięcie akumulatora nie jest liniowe w pewnym zakresie stanu naładowania akumulatora lub w których występują gwałtowne zmiany napięcia z BSOC, trudniej będzie określić BSOC, a zatem trudniej będzie naładować akumulator. Jednakże system akumulatorowy, który utrzymuje bardziej stałe napięcie z szybkością rozładowania będzie miał wysoką sprawność napięciową i będzie łatwiejszy w użyciu do napędzania obciążeń wrażliwych na napięcie.
Effect of Temperature on Voltage
Napięcie akumulatora będzie wzrastać wraz z temperaturą układu i może być obliczone za pomocą równania Nernsta dla napięcia równowagi akumulatora.
.