Was ist die Batteriekapazität und wovon hängt sie ab?

Wenn Sie sich eine moderne Batterie ansehen, finden Sie fast immer Informationen darüber, für welche Spannung das Element ausgelegt ist und welche Kapazität es hat.

Mit Spannung ist sowieso alles klar, aber es ist nicht immer klar, wie lange die Kapazität dieses oder jenes Akkus reicht. In diesem Artikel werde ich Ihnen sagen, was Kapazität ist und wovon sie abhängt.

Was ist die Batteriekapazität?

Lassen Sie uns einen herkömmlichen Akku in Betracht ziehen und sehen, was darin steht:

Wie Sie sehen können, ist dieses Element für 1200 mAh ausgelegt. Wenn Sie eine Autobatterie nehmen, ist die Kapazität dort unvergleichlich größer und gleich, zum Beispiel:

Wie Sie sehen, wird in beiden Fällen "Ampere * Stunde" als Maßeinheit verwendet, und das Präfix "Stunde" wird in allen Fällen aus einem bestimmten Grund verwendet.

Wenn wir eine einfache Erklärung verwenden, zeigt die Kapazität der Batterie, gemessen in "Ampere * Stunden", wie lange eine bestimmte Batterie die Last mit einem bestimmten Strom versorgen kann.

Nehmen wir ein Beispiel mit einer sogenannten idealen Batterie. Sie haben eine 12-Volt-Batterie mit voller Ladung und einer Kapazität von 6 Ampere * Stunde. Wenn also eine Last angeschlossen ist, die 0,6 A * h verbraucht, kann die Batterie 10 Stunden lang Energie liefern.

Bis ein solcher Zustand der Batterie eintritt, in dem die nachfolgende Aufladung für sie (für ihre Betriebsparameter) einfach gefährlich ist. Und wenn die Last 1 Ampere beträgt, erfolgt die Entladung nach 6 Betriebsstunden (theoretisch natürlich).

Die Indikatoren einer echten Batterie unterscheiden sich erheblich vom Ideal, und jeder von ihnen hat eine Grenze für die Obergrenze des Entladestroms.

Denn je größer der während der Entladung fließende Strom ist, desto geringer ist die Linearität der Entladungscharakteristik. Daher entlädt sich die Batterie viel schneller als die geschätzte Zeit.

Darüber hinaus wird auch die Spannung geregelt, auf die der Akku entladen oder geladen werden kann, und muss in der technischen Dokumentation des Produkts angegeben werden.

Wenn Sie also den gängigsten Lithium-Ionen-Akku mit einer Nennspannung von 3,7 V verwenden,

dann beträgt seine maximale Entladespannung 2,75 V. Die Spannung, mit der Sie den Akku aufladen können, beträgt 4,25 V.

Wenn diese Grenzen verletzt werden, verliert der Akku bei einer starken Entladung unter 2,75 V einen Teil seiner ursprünglichen Kapazität, und wenn er über 4,25 V überladen wird, kann der Akku explodieren.

Wenn wir eine 12-V-Blei-Säure-Batterie betrachten, beträgt die untere Spannungsgrenze 9,6 V und die obere Grenze 13 V.

Wie Sie wahrscheinlich bereits bemerkt haben, erwähnen wir die Spannung in keiner Weise, wenn wir über Kapazität sprechen. Wenn jedoch die Stunden in Sekunden umgerechnet werden und dann eine einfache mathematische Berechnung durchgeführt wird, erhalten wir die folgenden Ausdrücke:

Es stellt sich heraus, dass die Kapazität der Batterie nicht von der Spannung an den Klemmen abhängt. Sobald wir den Akku aufladen, konzentrieren wir uns zunächst auf die Spannung, die an den Klemmen angezeigt wird.

Wenn der Akku auf die Nennspannung aufgeladen wird, rechnen wir außerdem mit der gesamten darin gespeicherten Kapazität. Wenn die Messung ergab, dass der Akku entladen ist, spielt die Kapazität keine Rolle mehr.

Auch die tatsächliche Kapazität der Batterie hängt direkt vom Entladestrom ab.

Wie Sie der obigen Tabelle entnehmen können, zeigen eine Entladung von 10 Stunden und eine Entladung von 10 Minuten einen ungefähr zweifachen Kapazitätsunterschied.

Die mathematische Abhängigkeit vom Entladestrom und der Entladungszeit wurde vom Wissenschaftler Peikret aufgedeckt, der später den "Peikert-Koeffizienten" einführte.

So beträgt dieser Koeffizient für Blei-Säure-Batterien beispielsweise 1,25 und die Aussage ist wahr: Je höher der Entladestrom ist, desto kürzer ist die Entladezeit.

Es ist ziemlich einfach, die tatsächliche Kapazität der Batterie zu berechnen: Wir laden die Batterie auf die maximal zulässige Spannung (laut Reisepass) auf Daten), und danach entladen wir es mit einem konstanten Strom nahe 10 Stunden charakteristisch zu einer niedrigeren Spannung (auch angegeben in Reisepass).

Danach multiplizieren wir einfach den Entladestrom und die Zeit (in Stunden), in der der Akku vollständig entladen wurde. Auf diese Weise finden Sie die tatsächliche Kapazität des Akkus.

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