फैराडे के इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रेरण कानून यह समझने में मौलिक है कि बैटरी कैसे संग्रहीत और ऊर्जा को जारी करती है। यह पदार्थ की मात्रा में विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान स्थानांतरित विद्युत शुल्क की मात्रा से संबंधित है। इस कानून का उपयोग अक्सर बैटरी की सैद्धांतिक क्षमता का आकलन करने के लिए किया जाता है, लेकिन वास्तविक दुनिया के परिदृश्यों पर लागू होने पर इसकी सीमाएं होती हैं।

Faraday के कानून को समझना

फैराडे के कानून में कहा गया है कि एक सर्किट से गुजरने वाले विद्युत शुल्क (Q) की मात्रा ऑक्सीकरण या कमी से गुजरने वाले पदार्थ की मात्रा के बराबर होती है। कानून को व्यक्त किया जाता है:

Q = n × F]

n] ] ]]]F]Faraday की स्थिर (~96,485 C/mol) है।

बैटरी क्षमता के लिए आवेदन करना

बैटरी क्षमता की गणना अक्सर विद्युत रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान स्थानांतरित कुल शुल्क के आधार पर की जाती है। सैद्धांतिक क्षमता (एम्पीयर-घंटे में) का अनुमान लगाया जा सकता है कि प्रतिक्रिया में शामिल इलेक्ट्रॉनों की संख्या और सक्रिय सामग्रियों के मोलर द्रव्यमान का उपयोग किया जा सकता है।

उदाहरण के लिए, लिथियम आयन बैटरी में क्षमता लिथियम आयनों की संख्या पर निर्भर करती है जो इलेक्ट्रोड सामग्री से उलटा और निकाला जा सकता है। फैराडे के कानून का उपयोग करते हुए, इंजीनियर रासायनिक स्टोइकोमेट्री के आधार पर अधिकतम संभव क्षमता का अनुमान लगा सकते हैं।

क्षमता गणना के उदाहरण

मान लीजिए कि एक प्रतिक्रिया में सक्रिय सामग्री के प्रति इलेक्ट्रॉनों के 1 अणु को स्थानांतरित करना शामिल है। सैद्धांतिक क्षमता की गणना निम्नानुसार की जा सकती है:

Capacity (Ah) = (n × F) / 3600

इलेक्ट्रॉनों के 1 अणुओं के लिए, यह लगभग 26.8 Ah पैदा करता है। यह मान अधिकतम क्षमता 100% दक्षता और पूर्ण प्रतिक्रिया का आकलन करता है।

फैराडे के कानून की सीमा

उपयोगी होने के बावजूद, फैराडे के कानून में वास्तविक बैटरी पर लागू होने पर सीमाएं होती हैं। यह पूरी तरह से और कुशल प्रतिक्रियाओं को मानती है, जो शायद ही कभी व्यवहार में होती हैं। इलेक्ट्रोड गिरावट, साइड प्रतिक्रियाओं और सक्रिय सामग्रियों के अधूरे उपयोग जैसे कारक वास्तविक क्षमता को कम करते हैं।

इसके अतिरिक्त, इलेक्ट्रोड सतह क्षेत्र और इलेक्ट्रोलाइट चालकता प्रभाव प्रदर्शन जैसे भौतिक बाधाओं को अक्सर एक बैटरी की व्यावहारिक क्षमता को कम करने की सैद्धांतिक क्षमता को कम करने की क्षमता को कम करने की क्षमता को कम करने की क्षमता को कम करने की क्षमता को कम करने की क्षमता को कम करने की क्षमता को कम करने की क्षमता को अक्सर अधिक बढ़ाती है।

  • समय के साथ इलेक्ट्रोड गिरावट
  • साइड रासायनिक प्रतिक्रियाओं
  • पूर्ण सक्रिय सामग्री उपयोग
  • भौतिक और रासायनिक बाधाएं