Spændingsvinduet

Spændingsvinduet, eller voltage window, betegner det område af spændinger, hvor et system eller materiale forbliver stabilt og funktionelt uden at gennemgå irreversible kemiske eller elektriske reaktioner. Begrebet anvendes bredt i elektrochemien og i elektronikudstyr og beskriver, hvor højt eller lavt et apparat kan sættes spænding uden at ødelægges eller misfunktionere.

I elektrochemiske systemer refererer spændingsvinduet til den elektrokemiske stabilitetsvindue, dvs. de potentielle grænser hvor solvent, salt eller tilstedeværende forbindelser begynder at oxideres eller reduceres. Vindue kan påvirkes af temperatur, pH, vandindhold og urenheder samt af elektrodematerialer og elektrolyt. Vindue måles ofte relativt til en referenceelektrode og angiver, hvor langt spændingen kan svæves sikkert.

I energilagringsenheder bestemmer spændingsvinduet den maksimale spænding per celle og dermed potentielt energitætheden, da energi øges med kvadratet af spændingen inden for vinduet. Eksempler: organiske elektrolytter tillader typisk vinduer i området omkring 4,0–4,5 V per celle, mens vandbaserede systemer generelt har vinduer omkring cirka 1,2–1,5 V. Aldet af vinduet varierer med elektrolyttype og driftstemperatur; større vinduer giver højere teoretisk energitæthed men kan kræve mere stabile materialer og rene forhold.

I praksis bruges målemetoder som cyklisk voltammetri og lineær sweep voltammetri til at fastlægge vinduet samt I–V-karakterisering for sensorer og elektroniske komponenter. Spændingsvinduet er derfor en central parameter i design og evaluering af både elektrochemiske og elektroniske systemer.