قانون الکتروفاردی الکترومیک در درک چگونگی ذخیره باتری و انتشار انرژی، اساسی است، اما در طول واکنش های الکتروشیمیایی به مقدار ماده درگیر، این قانون اغلب برای برآورد ظرفیت نظری باتری ها استفاده می شود، اما محدودیت هایی دارد که در مورد سناریوهای دنیای واقعی اعمال می شود.

درک قانون فارادی

قانون فارادی بیان می کند که مقدار شارژ الکتریکی (Q) که از طریق یک مدار عبور می کند متناسب با مقدار ماده ای است که اکسیداسیون یا کاهش را تحت تاثیر قرار می دهد.

[[ویرایش] [۱] [۱۰]

در جایی که تعداد مول های الکترون ها منتقل می شود و F ثابت فارادی (~96،485 C /mol) است.

استفاده از ظرفیت باتری

ظرفیت باتری اغلب بر اساس کل شارژ منتقل شده در واکنش های الکتروشیمیایی محاسبه می شود. ظرفیت نظری (در ساعت های آمپر) می تواند با استفاده از تعداد الکترون های درگیر در واکنش و توده مولر مواد فعال تخمین زده شود.

به عنوان مثال، در یک باتری لیتیوم یون، ظرفیت بستگی به تعداد یون های لیتیوم دارد که می تواند به طور برگشت پذیر و استخراج شده از مواد الکترود با استفاده از قانون فارادی، مهندسان می توانند حداکثر ظرفیت ممکن را بر اساس stoichiometry شیمیایی تخمین بزنند.

نمونه هایی از ظرفیت محاسبه

فرض کنید یک واکنش شامل انتقال 1 مول الکترون به ازای هر مول از مواد فعال است. ظرفیت نظری را می توان به عنوان:

[[ویرایش] [۱] [۱۰] [[۱]] [[۳۲]] [[۳۲]] [[۳۲]]] [[۳۲]] [[۳۲]] [[۳۲]]] [[۳۲]] [[۳۲]] [[۳۲] [۳۲] [۳۲] [۱۰] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۳] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱] [۱]

برای 1 مول از الکترون ها، این مقدار تقریبا 26.8 است.این مقدار نشان دهنده حداکثر ظرفیت با فرض بهره وری 100٪ و واکنش کامل است.

محدودیت های قانون فارادی

در حالی که مفید است، قانون فارادی محدودیت هایی در هنگام استفاده از باتری های واقعی دارد، اما واکنش های کامل و کارآمد را به خود می گیرد که به ندرت در عمل رخ می دهد.

علاوه بر این، محدودیت های فیزیکی مانند سطح الکترود و عملکرد هدایت الکترولیت، ظرفیت نظری اغلب ظرفیت عملی یک باتری را بیش از حد افزایش می دهد.

  • تخریب الکترولیت در طول زمان
  • واکنش های شیمیایی جانبی
  • استفاده از مواد فعال
  • محدودیت های فیزیکی و شیمیایی