Приложение F (справочное). Стандартные напряжения разряда U_s. Описание и метод определения

Приложение F
(справочное)

Стандартные напряжения разряда .
Описание и метод определения

F.1 Описание

Стандартное напряжение разряда типично для данной электрохимической системы. Это уникальное напряжение, которое не зависит ни от размера, ни от внутренней конструкции батареи. Это напряжение зависит только от реакции передачи заряда. Стандартное напряжение разряда определено формулой (F.1)

, (F.1)

где - стандартное напряжение разряда;

- стандартная разрядная емкость;

- стандартное время разряда;

- стандартное разрядное сопротивление.

F.2 Определение напряжения

F.2.1 Общие положения. C/R-диаграмма

Определение разрядного напряжения проводят с помощью C/R-диаграммы, где С - разрядная емкость батареи, R - разрядное сопротивление. Иллюстрация метода приведена на рисунке F.1, где показан схематически график зависимости разрядной емкости С от разрядного сопротивления * в нормализованном представлении, т.е. строится как функция от . Для низких значений получают низкие значения и наоборот. При постепенном увеличении происходит постепенное увеличение разрядной емкости до выхода на плато диаграммы и достижения постоянной величины **

, (F.2)

что означает =1 и обозначено горизонтальной линией на рисунке F.1. Как показано далее, емкость зависит от верхнего конечного напряжения : чем выше его значение, тем большая доля , которая не может быть отдана в процессе разряда.

Примечание - Емкость С независима от при условиях, отображенных на плато диаграммы.

Напряжение разряда определено формулой (F.3)

. (F.3)

Отношение в формуле (F.3) представляет среднее значение электрического тока , протекающего при разряде батареи через разрядное сопротивление при установленном конечном напряжении батареи =constant. Это отношение может быть описано как

. (F.4)

При (стандартное разрядное сопротивление) формула (F.3) изменяется на формулу (F.1) и, следовательно, формула (F.4) изменяется следующим образом:

. (F.4a)

Среднего значения электрического тока и достигают согласно методу, описанному в F.2.3 и показанному на рисунке F.2.

F.2.2 Определение стандартных разрядных сопротивлений

Определение значения лучше всего проводить при разряде на сопротивление при снятии 100% емкости. Время проведения этого разряда может быть достаточно длинным. Для уменьшения этого времени разряда хорошую аппроксимацию для определения дает формула (F.5)

. (F.5)

Это означает, что 98% емкости, как полагают, являются достаточными для точного определения стандартного напряжения разряда . Этого достигают при разряде батареи через стандартное разрядное сопротивление . Коэффициент 0,98 или выше не является решающим, потому что остается фактически постоянным для . При этом условии точная реализация 98% емкости не очень важна.

F.2.3 Определение стандартных разрядных емкостей и стандартного времени разряда

Схематическая кривая разряда батареи приведена на рисунке F.2. Рисунок F.2 иллюстрирует область А1 ниже и область А2 выше кривой разряда. Среднее значение электрического тока разряда получено при

А1 = А2. (F.6)

Условие, описанное формулой (F.6), не обязательно обращается к средней точке разряда, как показано на рисунке F.2. Время разряда определено от точки пересечения для U (R, t) = . Разрядную емкость получают из формулы (F.7)

. (F.7)

Стандартную емкость получают при , и формула (F.7) теперь выглядит следующим образом:

. (F.7a)

Данный метод позволяет экспериментально определить стандартную разрядную емкость и стандартное время разряда , необходимые для определения стандартного напряжения разряда (см. формулу (F.1)).

F.3 Экспериментальные условия и результаты испытаний

Для экспериментального построения C/R-диаграммы рекомендуется использовать 10 индивидуальных результатов разряда, каждый из которых содержит средние результаты разряда 9 батарей; эти данные должны быть равномерно распределены по ожидаемому диапазону C/R-диаграммы. Рекомендуется взять первое значение разряда приблизительно , как изображено на рисунке F.1. Последнее экспериментальное значение должно быть взято приблизительно при разряде на сопротивление . Собранные данные могут быть графически представлены в форме C/R-диаграммы согласно рисунку F.1. Из этого графика должно быть определено значение сопротивления , при разряде на которое определяется емкость, приблизительно равная . Стандартное напряжение разряда , при котором получается снятие 98% емкости, должно отличаться менее чем на 50 мВ от того значения, которое приводит к снятию 100% емкости. Различия в пределах этого милливольтового диапазона будут вызваны только реакцией передачи заряда, характерной для исследуемой системы. При определении и согласно F.2.3 следует использовать конечные напряжения в соответствии с МЭК 60086-2:

- диапазон напряжения 1: =0,9 В;

- диапазон напряжения 2: =2,0 В.

Следующие экспериментально определенные стандартные напряжения разряда (SDV) приведены только для того, чтобы разрешить заинтересованному эксперту проверить их воспроизводимость.

Таблица F.1 - Стандартные разрядные напряжения для батарей электрохимических систем

Буква, обозначающая систему	Без обозначения	С	Е	F	L	S	Z
Стандартное напряжение разряда (SDV) , В	1,30	2,90	3,50	1,48	1,30	1,55	1,56

Определение для систем А, В, G и Р находится на рассмотрении. Система Р является особым случаем, потому что значение зависит от типа катализатора для поглощения кислорода. Так как Р-система является открытой системой к воздуху, то дополнительное значение имеют влажность воздуха и поглощение после активации системы. Для Р-системы могут наблюдаться значения до 1,37 В.

______________________________

* Нижний индекс d дифференцирует это сопротивление от , указанного в формуле (F.1).

** Очень длинные периоды разряда могут уменьшаться за счет саморазряда батареи. Это может быть заметно для батарей, имеющих высокий саморазряд, например 10% в месяц или более.