전자기 유도의 Faraday의 법은 배터리 저장 및 방출 에너지의 양을 이해하는 근본입니다. 그것은 전자 화학 반응에서 물질의 양에 전송되는 전기 충전의 양을 관련시키는 것입니다. 이 법은 종종 배터리의 이론적 용량을 추정하는 데 사용되지만 실제 시나리오에 적용 할 때 제한이 있습니다.

Faraday의 법에 대한 이해

Faraday의 법은 회로를 통과하는 전기 충전 (Q)의 양이 산화 또는 감소를 겪는 물질의 양에 비례하는 것입니다. 법은 다음과 같이 표현됩니다.

Q = n × F

여기서 n]은 전자의 변종의 수이며, F]는 Faraday의 일정 (~96,485 C/mol)입니다.

배터리 용량에 적용

배터리 용량은 전기 화학 반응 중 전송 된 총 충전에 따라 종종 계산됩니다. 이론적 인 용량 (앰버서더 시간에서)은 반응과 활성 물질의 몰 질량에 관련된 전자의 수를 사용하여 추정 될 수 있습니다.

예를 들어, 리튬 이온 배터리에서 용량은 전극 재료에서 역동적으로 삽입하고 추출 할 수있는 리튬 이온의 수에 따라 달라집니다. Faraday의 법을 사용하여 엔지니어는 화학적 도난 측정을 기반으로 최대 가능한 용량을 추정 할 수 있습니다.

용량 계산의 예

반응을 공급하는 것은 활성 물질의 몰 당 1개의 몰을 전합니다. 이론적인 수용량은 것과 같이 산출될 수 있습니다:

정원 (아) = (n × F) / 3600

전기의 1개의 mole를 위해, 이 수확량은 대략 26.8 Ah. 이 가치는 100%년 효율성 및 완전한 반응을 assuming 최대 수용량을 나타냅니다.

Faraday의 법의 제한

Faraday의 법은 실제 배터리에 적용 할 때 제한이 있습니다. 그것은 연습에서 거의 발생되는 완전하고 효율적인 반응을 가정합니다. 전극 분해, 측면 반응 및 활성 물질의 불완전한 이용과 같은 요인은 실제 용량을 감소시킵니다.

또한 전극 표면과 전해질 전도성 영향 성능과 같은 물리적 제약. 따라서 이론적 용량은 종종 배터리의 실제 용량을 overestimates.

  • 시간에 따른 전극 분해
  • 옆 화학 반응
  • 불완전한 유효 물자 이용
  • 육체 및 화학 constraints