Podstawowe równanie

termodynamiczno – elektrochemiczne.

Z punktu widzenia termodynamiki, dodatnia ilość energii elektrycznej, e_el jest równa zmianie entalpii swobodnej ze znakiem ujemnym oraz równa jest iloczynowi wielkości elektrycznych: maksymalnemu napięciu ogniwa, czyli sile elektromotorycznej, E⁰ i określonej ilości ładunku elektrycznego Q=nF.

 

e_el = -DG⁰ = n F E⁰ = i h E⁰  [Wh]                    (1)

 

W warunkach pracy ogniwa: e_el = i h U

Q – ładunek elektryczny uzyskany z reakcji jest równy iloczynowi stałej Faradaya F i liczbie elektronów, n,  wymienianych w jednostkowym procesie przebiegu reakcji elektrochemicznej w ogniwie.

Q jest równoważne iloczynowi natężenia prądu, i, uzyskanego z ogniwa w czasie h, czyli w czasie przebiegu reakcji w ogniwie.

 

Q = nF = it     [C]                                                    (2)

 

Równanie (1) definiuje niezbędne parametry do określenia uzyskanego z ogniwa prądu elektrycznego.

Musimy pamiętać, że siła elektromotoryczna, E⁰, zależy tylko od właściwości materiałów elektrodowych i jest maksymalnym napięciem w woltach, czyli różnicą potencjałów obu elektrod (półogniw) w warunkach, gdy prąd nie jest pobierany z ogniwa. Z chwilą, gdy ogniwo pracuje, pobieramy z niego określone natężenie prądu i wprowadzamy pojęcie napięcia ogniwa, U, które ma zmienną wartość zależną od pobieranego prądu i niższą od siły elektromotorycznej.

O ile standardowa siła elektromotoryczna zależy jedynie od właściwości materiałów elektrodowych, to napięcie robocze ogniwa pracującego, U, zależy również od właściwości roztworu elektrolitu i od konstrukcji ogniwa.

Stąd ogromny wysiłek badawczy włożono w elektrochemię i procesy transportu ładunku elektrycznego w roztworach niewodnych, tak ważne przy konstrukcji wysokoenergetycznych ogniw litowych.