Jak porozumět rychlosti vybíjení a lithiové baterii

Co je C-rate?

C-rate je jednotka deklarující aktuální hodnotu, která se používá pro odhad a/nebo určení očekávané efektivní doby baterie za proměnlivých podmínek nabíjení/vybíjení.Nabíjecí a vybíjecí proud baterie se měří v C-rate.Většina přenosných baterií je dimenzována na 1C.

Sledujte, jak se měří rychlost nabíjení a vybíjení a proč na tom záleží.

Rychlosti nabíjení a vybíjení baterie se řídí hodnotami C.Kapacita baterie je běžně hodnocena na 1C, což znamená, že plně nabitá baterie s jmenovitou 1Ah by měla poskytovat 1A po dobu jedné hodiny.Stejná baterie vybíjející se při 0,5C by měla poskytovat 500mA po dobu dvou hodin a při 2C dodává 2A po dobu 30 minut.Ztráty při rychlém vybíjení zkracují dobu vybíjení a tyto ztráty také ovlivňují dobu nabíjení.

C-rychlost 1C je také známá jako jednohodinový výboj;0,5C nebo C/2 je dvouhodinové vybíjení a 0,2C nebo C/5 je 5hodinové vybíjení.Některé vysoce výkonné baterie lze nabíjet a vybíjet nad 1C při mírném namáhání.Tabulka 1 ilustruje typické časy při různých rychlostech C.

Pro výpočet hodnoty zátěžového proudu s rychlostí nabíjení/vybíjení lze získat;

∴ C-Rate (C) = nabíjecí nebo vybíjecí proud (A) / jmenovitá kapacita baterie

Také očekávaný dostupný čas baterie při dané kapacitě vybití lze získat pomocí;

∴ Hodina využití baterie = kapacita vybíjení (Ah) / vybíjecí proud (A)

Vybíjecí schopnost a vysoce výkonný lithiový článek .

[Příklad] U vysoce výkonných produktů je jmenovitá kapacita modelu SLPB11043140H 4,8 Ah.Lithium-iontový článek NMC.

1. Jaký je stav vybíjecího proudu 1C u tohoto modelu?

∴ Nabíjení (nebo vybíjení) Proud (A) = Jmenovitá kapacita baterie * C-rate = 4,8 * 1 (C) = 4,8 A

To znamená, že baterie je při tomto aktuálním stavu vybití k dispozici po dobu 1 hodiny.

2. Hodnota vybíjecího proudu za podmínek vybíjení 20C je 4,8(A)*20(C)=96A Tato baterie vykazuje vynikající výkon, i když se baterie vybíjí při vybití 20C.Níže je uvedena dostupná doba baterie, když kapacita baterie ukazuje 4,15Ah

∴ Použité hodiny (h) = vybitá kapacita (Ah) / Použitý proud (A) = 4,15 (Ah) / 96 (A) ≒ 0,043 hodin ≒ 2,6 minut s 96 A

To znamená, že baterii lze používat po dobu 2,6 minuty (0,043 h) se zatěžovacím proudem 96 A

Pochopení kapacity baterie

Rychlost vybíjení vám poskytuje výchozí bod pro určení kapacity baterie potřebné pro provoz různých elektrických zařízení.Součin I xt je náboj Q, v coulombech, vydávaný baterií.Inženýři obvykle dávají přednost použití ampérhodin k měření rychlosti vybíjení pomocí času t v hodinách a proudu I v ampérech.

Z toho můžete pochopit kapacitu baterie pomocí hodnot jako watthodiny (Wh) které měří kapacitu baterie nebo vybíjecí energii ve wattech, jednotkách výkonu.Inženýři používají Ragonův graf k vyhodnocení watthodinové kapacity baterií vyrobených z niklu a lithia.Grafy Ragone ukazují, jak výkon vybíjení (ve wattech) klesá, když se zvyšuje vybíjecí energie (Wh).Grafy ukazují tento inverzní vztah mezi dvěma proměnnými.

Tyto grafy umožňují použít chemii baterie k měření výkonu a rychlosti vybíjení různých typů baterií včetně lithium-železo-fosfát (LFP) , oxid lithný-manganový (LMO) , a nikl mangan kobalt (NMC).

Jak zjistit hodnocení C baterie？

Menší baterie jsou běžně hodnoceny jako 1C, což je také známé jako hodinová sazba.Pokud je například vaše baterie označena jako 3 000 mAh při sazbě za jednu hodinu, pak je hodnocení 1C 3 000 mAh.Hodnotu C vaší baterie obecně najdete na jejím štítku a v datovém listu baterie.Různé chemické složení baterií někdy zobrazí různé hodnoty C, například olověné baterie mají obecně velmi nízkou rychlost vybíjení, často 0,05 C nebo 20 hodin.Chemie a design vaší baterie určí maximální rychlost C vaší baterie, například lithiové baterie mohou tolerovat mnohem vyšší rychlost vybíjení C než jiné chemické látky, jako jsou alkalické.Pokud na štítku nebo datovém listu nenajdete hodnocení baterie C, doporučujeme kontaktovat výrobce baterie přímo.

Rovnice křivky vybití baterie

Rovnice křivky vybití baterie, která je základem těchto grafů, vám umožňuje určit dobu provozu baterie nalezením inverzního sklonu čáry.Funguje to proto, že jednotky watthodin dělené watty vám poskytují hodiny běhu.Uvedením těchto pojmů do tvaru rovnice můžete psát E = C x Vavg pro energii E ve watthodinách, kapacita v ampérhodinách C a Vavg průměrné napětí výboje.

Watthodiny poskytují pohodlný způsob přeměny energie z výboje na jiné formy energie, protože vynásobením watthodin číslem 3600 získáte wattsekundy, získáte energii v jednotkách joulech.Jouly se často používají v jiných oblastech fyziky a chemie, jako je tepelná energie a teplo pro termodynamiku nebo energie světla v laserové fyzice.

Kromě rychlosti vybíjení je užitečných několik dalších různých měření.Inženýři také měří výkon v jednotkách C, což je ampérhodinová kapacita dělená přesně jednou hodinou.Můžete také převádět přímo z wattů na ampéry s vědomím, že P = I x V pro výkon P ve wattech, proud I v ampérech a napětí V ve voltech pro baterii.

Například 4 V baterie s jmenovitým proudem 2 ampérhodiny má kapacitu 2 Wh za watthodinu.Toto měření znamená, že můžete odebírat proud 2 ampéry po dobu jedné hodiny nebo můžete odebírat proud jedním ampérem po dobu dvou hodin.Vztah mezi proudem a časem na sobě závisí, jak je dáno ampérhodinovým hodnocením.

Pokud potřebujete pomoc s nalezením správné baterie pro vaši aplikaci, obraťte se na jednoho z nich Lithiová baterie BSLBATT aplikační inženýři.