Abschaltspannung von Batterien
Elektrische Batterien sind wesentliche Quellen für Gleichstrom-Energie. Sie wandeln gespeicherte chemische Energie durch einen elektrochemischen Prozess in elektrische Energie um. Dies ermöglicht die Bereitstellung einer elektromotorischen Kraft, die Ströme in elektrischen und elektronischen Schaltkreisen fließen lässt. Eine typische Batterie besteht aus einer oder mehreren Volta-Zellen.
Das grundlegende Prinzip in einer elektrochemischen Zelle sind spontane Redoxreaktionen in zwei Elektroden, die durch einen Elektrolyten getrennt sind. Der Elektrolyt ist eine Substanz, die ionisch leitend und elektrisch isolierend ist. Die Spannung von Elektrobatterien entsteht durch den Potenzialunterschied der Materialien, aus denen die positive und negative Elektrode in der elektrochemischen Reaktion bestehen.
Die von jeder Lithium-Ionen-Zelle erzeugte Spannung beträgt etwa 3,6 Volt.
Abschaltspannung
Die Abschaltspannung ist die minimal zulässige Spannung. Diese Spannung definiert im Allgemeinen den „leeren“ Zustand der Batterie. Bei den meisten Batterien führt eine tiefe Entladung zu einer irreversiblen Degradation der Materialien.
Die koulometrische Kapazität, die Gesamt-Ampere-Stunden, die verfügbar sind, wenn die Batterie mit einem bestimmten Entladestrom von 100% SOC (State Of Charge) bis zur Abschaltspannung entladen wird. Einige elektronische Geräte, wie Mobiltelefone, schalten sich automatisch ab, wenn die Abschaltspannung erreicht ist.
Beim Testen der Kapazität einer NiMH- oder NiCd-Batterie wird normalerweise eine Abschaltspannung von 1,0 V pro Zelle verwendet, während bei einer Alkalizelle normalerweise 0,9 V als Abschaltspannung verwendet wird. Geräte mit zu hohen Abschaltspannungen können aufhören zu funktionieren, während der Akku noch über eine erhebliche Kapazität verfügt.
Li-Ionen-Batterien haben eine höhere Abschaltspannung von etwa 3,2 V. Ihre Nennspannung liegt zwischen 3,6 und 3,8 V; ihre maximale Ladespannung kann bis zu 4–4,2 V max betragen. Die Li-Ion kann auf 3V und darunter entladen werden; jedoch wird mit einer Entladung auf 3,3V (bei Raumtemperatur) etwa 92–98% der Kapazität genutzt. Insbesondere bei Lithium-Ionen-Batterien, die heute in der Mehrheit der tragbaren Elektronik verwendet werden, kann eine Unterspannung von weniger als 3,2V zu chemischer Instabilität in der Zelle führen, was eine verkürzte Batterielebensdauer zur Folge hat.
Weitere Merkmale
Um die Fähigkeiten jeder Batterie zu vergleichen und zu verstehen, sind einige wichtige Parameter charakteristisch für jede Batterie, auch innerhalb eines Batterietyps. Diese Parameter sind eine Referenz, wenn eine Batterie benötigt wird und spezifische Qualitäten erforderlich sind, da Batterien in allen Arten von Geräten und für unendliche Zwecke verwendet werden.
Zellspannung
Die Spannung von Elektrobatterien wird durch den Potenzialunterschied der Materialien erzeugt, aus denen die positive und negative Elektrode in der elektrochemischen Reaktion bestehen.
Abschaltspannung
Die Abschaltspannung ist die minimal zulässige Spannung. Diese Spannung definiert im Allgemeinen den „leeren“ Zustand der Batterie.
Kapazität
Die koulometrische Kapazität ist die Gesamt-Ampere-Stunden, die verfügbar sind, wenn die Batterie mit einem bestimmten Entladestrom von 100% SOC bis zur Abschaltspannung entladen wird.
C-Rate der Batterie
Die Abschaltspannung ist die minimal zulässige Spannung. Diese Spannung definiert im Allgemeinen den „leeren“ Zustand der Batterie.
Selbstentladung
Batterien entladen sich allmählich selbst, auch wenn sie nicht angeschlossen sind und keinen Strom abgeben. Dies ist auf nicht stromerzeugende „Neben“-chemische Reaktionen zurückzuführen, die innerhalb der Zelle auftreten, auch wenn keine Last anliegt.
Degradation
Bei jedem Lade-Entlade-Zyklus tritt eine gewisse Degradation bei wiederaufladbaren Batterien auf. Die Degradation tritt normalerweise auf, weil der Elektrolyt von den Elektroden weg migriert oder weil aktives Material von den Elektroden abfällt.
Entladetiefe
Die Entladetiefe ist ein Maß dafür, wie viel Energie aus einer Batterie entnommen wurde und wird als Prozentsatz der vollen Kapazität ausgedrückt. Zum Beispiel hat
