电池的电压是电池的一个基本特性,它是由电池内的化学反应、电池成分的浓度和电池的极化决定的。从平衡条件计算出的电压通常称为标称电池电压。在实践中,无法轻易测量标称电池电压,但对于实际电池系统(其中过电压和非理想效应较低),开路电压是标称电池电压的良好近似值。
Since the electric potential (voltage) from most chemical reactions is on the order of 2V while the voltage required by loads is typically larger, in most batteries, numerous individual battery cells are connected in series. For example, in lead acid batteries, each cell has a voltage of about 2V. Six cells are connected to form a typical 12V lead acid battery.
Voltage Variation with Discharging
由于极化效应,电流下的电池电压可能与平衡或开路电压有很大差异。电池技术的一个关键特征是电池电压在放电条件下如何变化,这既是由于平衡浓度效应又是由于极化。下面显示了几种不同电池系统的电池放电和充电曲线。由于在充电中遇到的较高电压下可能存在额外反应,因此放电和充电曲线不一定对称。
截止电压
在包括铅酸电池在内的许多电池类型中,电池不能放电到一定水平以下,否则可能会对电池造成永久性损坏。该电压称为“截止电压”,取决于电池的类型、温度和电池的放电率。
基于电压测量充电状态
虽然电池电压随放电而降低是电池的不利方面,会降低其效率,但这种降低的一个实际方面(如果它近似线性)是在给定温度下,电池可用于近似于电池的状态电池充电。在电池电压在电池充电状态的某个范围内非线性或电压随 BSOC 快速变化的系统中,将更难以确定 BSOC,因此将更难以充电。然而,保持电压和放电率更恒定的电池系统将具有高电压效率,并且将更容易用于驱动电压敏感负载。
温度对电压的影响
电池电压会随着系统温度的升高而升高,可以通过能斯特方程计算出电池的平衡电压。
电压是相对的。通常人们假定负极的电压是0伏,所以10伏的电池,正极就是10伏。或者说,通常电池的电压是指正负极之间的电压差。当然,10伏的电池,你也可以理解为正极是5伏,负极是-5伏;或者正极是3伏负极是-7伏等等。这样理解在理论上也不算错,只不过大家为了叙述的方便,都习惯把负极定为0伏。通常所说的电池,是指把有限的原料转化成电能的装置,一般是用的化学方法。通常大家所说的“太阳能电池,严格意义上不是电池,而是用光发电装置。化学电池通常有正负两极,一般所说的电压,实际是指在可用情况下,两极之间电流极小时的电压。所以说是电流极小时,是因为电池内部都有电阻,简称“內阻”。电流越大,内阻所占用的电压越大,翰出的电压就越小。所说的“可用情况”,是说电池的输出电压是有一个范围的而不是一个恒定值。一般是刚刚开始用时电压较高,放电越多,电压越低,最后就无法使用了。某个电池的广告说带不动玩具的电池,还能带动收音机或钟表,以示它的电池能量充足。其实这是一个伪科学的骗局,因为所有的电池都这样。电动玩具对电池的消耗比较大,也就是电流比较大,相应的,内阻所占用的电压就比较大。使用一段时间后,虽然电池还剩余一部分电能,但因为内阻占用的电压较大,使得输出的电压太小了,所以就不能带动电动玩具了。但同时,收音机所用的电流比较小,所以玩具用不了的电池,放到收音机上还能用