توضیح نمودار نوعی شارژ – دشارژ

برای آشنایی با روند تست گیری از باتری سرب اسید و روند شارژ-دشارژ، یکی از نمودارهای نوعی شارژ-دشارژ توضیح داده می‌شود. بیان شد که دستگاه تِستِر باتری (Battery cycler) موجود در سامانه، مقادیر پتانسیل، جریان و دما را اندازه‌گیره کرده و به کامپیوتر ارسال می‌کند تا داده‌های مربوطه ثبت و رسم شوند. در این شکل داده‌های مربوط به پتانسیل سِل و کولن‌های ورودی-خروجی نشان داده شده است.
منحنیِ قرمز، همواره پتانسیل سِل، منحنیِ سیاه کولن‌های ذخیره شده، منحنی آبی پتانسیل الکترود منفی و منحنی سبز پتانسیل الکترود مثبت هستند. منحنی سیاه بیانگر بار الکتریکی است یعنی تعداد کولن‌های ذخیره شده را با واحد آمپرساعت (A.h) نشان می‌دهد. کولن واحد بار الکتریکی است و از رابطه   q=i×t  محاسبه می‌شود ولی در عمل از حاصل‌ضرب واحدهای سمت راست تساوی (آمپر×ساعت) برای بیان واحد بار الکتریکی استفاده شده و لفظ کولن به کار نمی‌رود.
بخش‌هایی از نمودارِ بار (منحنی سیاه) که شیب مثبت دارد مربوط به حالت شارژ و شیب منفی مربوط به دشارژ است، قسمت‌هایی که شیب صفر دارد مربوط به وضعیت استراحت است که جریان ورودی و خروجی صفر است.
در شکل ناحیه 1 مربوط به استراحت قبل از شروع شارژ است. در ناحیه 2 شارژ شروع شده و مشاهده می‌شود که شیب منحنی بار (منحنی سیاه) مثبت شده است، همچنین در این ناحیه پتانسیل سِل (cell potential) در حال افزایش است. شکل منحنی پتانسیل در ناحیه 2 برای هر نوع باتری خاص است و از مشخصات اختصاصی هر باتری می‌باشد. امکان دارد انواع مختلف باتری‌های سرب اسید در این ناحیه رفتار متفاوتی از خود نشان دهند و یا حتی باتری‌های سرب اسید با طول عمرهای مختلف نیز رفتار متفاوتی داشته باشند. در بخش پایانیِ ناحیه‌یِ 2، شارژ تکمیل شده و پس از آن در ناحیه 3 استراحت شروع می‌شود؛ بر طبق استاندارد  IEC60095-1  اگر باتری در حین شارژ برای مدت 45 دقیقه پتانسیل ثابتی را نشان دهد به طور کامل شارژ شده و پس از این 45 دقیقه فرایند شارژ باید متوقف شود، دستگاه تِستِر باتری (Battery Tester)، این روند را به طور اتوماتیک شناسایی کرده و شارژ (charge) باتری را در زمان مناسب قطع می‌کند بنابراین در انتهای ناحیه 2 شارژ به طور اتوماتیک قطع شده و باتری وارد مرحله 3 یا همان استراحت می‌شود. طبیعی است که با شروع استراحت، پتانسیل باتری کاهش می‌یابد. طبق استاندارد IEC60095-1 ، بین فرایند شارژ و دشارژ، زمان استراحت بین 1 تا 4 ساعت لازم است که در تمامی عملکردها مدت زمان یک ساعت انتخاب شده است. پس از مرحله 3 که یک ساعت به طول می‌کشد، باتری وارد مرحله 4 یعنی دشارژ می‌شود. طبق استاندارد مذکور دشارژ با جریان ثابت I_n انجام می‌شود. طبق استاندارد مربوطه با کاهش پتانسیل سِل به 1.75 ولت (10.5 ولت برای باتری 12 ولتی) دشارژ باید متوقف شود که این وضعیت توسط دستگاه تِستِر باتری تشخیص و فرایند دشارژ (discharge)در زمان مناسب قطع می‌شده است. طبیعی است با شروع دشارژ پتانسیل سِل کاهش خواهد یافت که شکل این مفهوم را مشهود می‌کند. پس از اتمام دشارژ، مرحله استراحت شروع می‌شود و باتری وارد ناحیه 4 می‌شود. با شروع استراحت، پتانسیل افزایش یافته و پس از مدتی به مقدار ثابتی می‌رسد. از حاصلضرب مدت زمان دشارژ در جریان دشارژ، ظرفیت موجود و به تَبَع آن اطلاعاتی در مورد وضعیت سلامتی باتری به دست خواهد آمد.

با رسم پتانسیل الکترود مثبت و منفی به طور جداگانه می‌توان تاثیر هر یک بر پتانسیل کل را بررسی کرده و فرایندهای غالب در هر مرحله را بدست آورد. برای مثال می‌توان فهمید که افت شدید پتانسیل در ابتدای دشارژ مربوط به الکترود مثبت یا منفی است، یا کدام الکترود عامل کاهش پتانسیل سِل در انتهای دشارژ بوده و ظرفیت باتری را محدود کرده است. از این داده‌ها می‌توان در عیب یابی سیستم الکتروشیمیایی باتری استفاده کرد. در بخش‌های قبلی ذکر شد که دستگاه تِستِر باتری می‌تواند دمای محیط، حمام و الکترولیت را اندازه‌گیری و ثبت نماید. دقت داده‌های دما 0.1 درجه سانتیگراد وصحت آن حدود 0.5 درجه است. برای پرهیز از پیچیدگی، منحنی‌های مربوط به دما در نمودارهای نشان داده نشده و فقط به داده‌های پتانسیل و بار (ظرفیت) بسنده می‌شود.

در این فصل ابتدا مشخصات باتری‌های مورد آزمایش به عنوان نمونه‌های حقیقی ذکر شده، سپس نتایج آزمایش‌ها همراه با تفسیر نتایج ارائه خواهد شد. تمامی آزمایش‌ها بر روی تک سِل انجام شده، به گونه‌ای که باتری 12 ولتی از قسمت بالا برش زده شده و هر سِل به صورت جداگانه مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته است.