Πώς να κατανοήσετε τον ρυθμό εκφόρτισης και την μπαταρία λιθίου

Τι είναι το C-rate;

Ο ρυθμός C είναι μια μονάδα για τη δήλωση μιας τρέχουσας τιμής που χρησιμοποιείται για την εκτίμηση ή/και τον προσδιορισμό του αναμενόμενου ενεργού χρόνου της μπαταρίας υπό μεταβλητές συνθήκες φόρτισης/εκφόρτισης.Το ρεύμα φόρτισης και εκφόρτισης μιας μπαταρίας μετράται σε C-rate.Οι περισσότερες φορητές μπαταρίες βαθμολογούνται σε 1C.

Παρατηρήστε πώς κλιμακώνονται οι τιμές φόρτισης και εκφόρτισης και γιατί έχει σημασία.

Οι ρυθμοί φόρτισης και εκφόρτισης μιας μπαταρίας διέπονται από τους ρυθμούς C.Η χωρητικότητα μιας μπαταρίας είναι συνήθως 1C, που σημαίνει ότι μια πλήρως φορτισμένη μπαταρία με ονομαστική τιμή 1Ah θα πρέπει να παρέχει 1A για μία ώρα.Η ίδια μπαταρία που εκφορτίζεται στους 0,5 C θα πρέπει να παρέχει 500 mA για δύο ώρες και στους 2 C αποδίδει 2Α για 30 λεπτά.Οι απώλειες σε γρήγορες εκφορτίσεις μειώνουν τον χρόνο εκφόρτισης και αυτές οι απώλειες επηρεάζουν επίσης τους χρόνους φόρτισης.

Ο ρυθμός C 1C είναι επίσης γνωστός ως εκκένωση μιας ώρας.0,5C ή C/2 είναι εκκένωση δύο ωρών και 0,2C ή C/5 είναι εκκένωση 5 ωρών.Ορισμένες μπαταρίες υψηλής απόδοσης μπορούν να φορτιστούν και να αποφορτιστούν πάνω από 1C με μέτρια πίεση.Ο Πίνακας 1 απεικονίζει τους τυπικούς χρόνους σε διάφορους ρυθμούς C.

Για τον υπολογισμό της τιμής ρεύματος φορτίου με ρυθμό φόρτισης/εκφόρτισης, μπορεί να ληφθεί από:

∴ C-Rate (C) = Ρεύμα φόρτισης ή εκφόρτισης (A) / Ονομαστική χωρητικότητα μπαταρίας

Επίσης, ο αναμενόμενος διαθέσιμος χρόνος της μπαταρίας σε μια δεδομένη χωρητικότητα εκφόρτισης μπορεί να ληφθεί από:

∴ Ώρα χρήσης της μπαταρίας = Χωρητικότητα αποφόρτισης (Ah) / Ρεύμα αποφόρτισης (A)

Δυνατότητα εκφόρτισης α κυψέλη λιθίου υψηλής ισχύος .

[Παράδειγμα] Στα προϊόντα υψηλής ισχύος, η ονομαστική χωρητικότητα του μοντέλου SLPB11043140H είναι 4,8Ah.Ένα κύτταρο NMC ιόντων λιθίου.

1. Ποια είναι η τρέχουσα κατάσταση εκφόρτισης 1C σε αυτό το μοντέλο;

∴ Φόρτιση (ή αποφόρτιση) Ρεύμα (A) = Ονομαστική χωρητικότητα της μπαταρίας * C-rate = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

Σημαίνει ότι η μπαταρία είναι διαθέσιμη για 1 ώρα από αυτήν την τρέχουσα κατάσταση εκφόρτισης.

2. Η τιμή του ρεύματος εκφόρτισης υπό συνθήκες εκφόρτισης 20 C είναι 4,8(A)*20(C)=96A Αυτή η μπαταρία αποκαλύπτει την εξαιρετική απόδοση ακόμα κι αν η μπαταρία αποφορτίζει κατάσταση εκφόρτισης 20C.Ακολουθεί ο διαθέσιμος χρόνος της μπαταρίας όταν η χωρητικότητα μιας μπαταρίας δείχνει 4,15Ah

∴ Χρησιμοποιημένες ώρες (h) = Χωρητικότητα εκφόρτισης (Ah) / Εφαρμοσμένο ρεύμα (A) = 4,15 (Ah) / 96 (A) ≒ 0,043 ώρες ≒ 2,6 λεπτά με 96A

Σημαίνει ότι η μπαταρία μπορεί να χρησιμοποιηθεί για 2,6 λεπτά (0,043h) με ρεύμα φορτίου 96A

Κατανόηση της χωρητικότητας της μπαταρίας

Ο ρυθμός εκφόρτισης σας παρέχει το σημείο εκκίνησης για τον προσδιορισμό της χωρητικότητας μιας μπαταρίας που είναι απαραίτητη για τη λειτουργία διαφόρων ηλεκτρικών συσκευών.Το γινόμενο I xt είναι η φόρτιση Q, σε κουλόμπ, που εκπέμπεται από την μπαταρία.Οι μηχανικοί προτιμούν συνήθως να χρησιμοποιούν αμπέρ-ώρες για να μετρήσουν τον ρυθμό εκφόρτισης χρησιμοποιώντας το χρόνο t σε ώρες και το ρεύμα I σε αμπέρ.

Από αυτό, μπορείτε να κατανοήσετε τη χωρητικότητα της μπαταρίας χρησιμοποιώντας τιμές όπως βατώρες (Wh) τα οποία μετρούν τη χωρητικότητα της μπαταρίας ή την ενέργεια εκφόρτισης σε ένα watt, μια μονάδα ισχύος.Οι μηχανικοί χρησιμοποιούν το οικόπεδο Ragone για να αξιολογήσουν την χωρητικότητα σε βατ-ώρα των μπαταριών από νικέλιο και λίθιο.Τα διαγράμματα Ragone δείχνουν πώς η ισχύς εκφόρτισης (σε watt) πέφτει καθώς αυξάνεται η ενέργεια εκφόρτισης (Wh).Τα διαγράμματα δείχνουν αυτήν την αντίστροφη σχέση μεταξύ των δύο μεταβλητών.

Αυτά τα σχέδια σάς επιτρέπουν να χρησιμοποιήσετε τη χημεία της μπαταρίας για να μετρήσετε την ισχύ και τον ρυθμό εκφόρτισης διαφορετικών τύπων μπαταριών, συμπεριλαμβανομένων λίθιο-σίδηρο-φωσφορικό (LFP) , οξείδιο λιθίου-μαγγανίου (LMO) , και νικέλιο κοβάλτιο μαγγάνιο (NMC).

Πώς να βρείτε μια βαθμολογία C για μια μπαταρία;

Οι μικρότερες μπαταρίες βαθμολογούνται συνήθως με βαθμολογία 1C, η οποία είναι επίσης γνωστή ως ρυθμός μιας ώρας.Για παράδειγμα, εάν η μπαταρία σας φέρει την ένδειξη 3000mAh με ρυθμό μιας ώρας, τότε η βαθμολογία 1C είναι 3000mAh.Θα βρείτε γενικά τον ρυθμό C της μπαταρίας σας στην ετικέτα της και στο φύλλο δεδομένων της μπαταρίας.Διαφορετικές χημικές μπαταρίες εμφανίζουν μερικές φορές διαφορετικούς ρυθμούς C, για παράδειγμα, οι μπαταρίες μολύβδου-οξέος βαθμολογούνται γενικά με πολύ χαμηλό ρυθμό εκφόρτισης συχνά 0,05 C ή ρυθμό 20 ωρών.Η χημεία και ο σχεδιασμός της μπαταρίας σας θα καθορίσει τον μέγιστο ρυθμό C της μπαταρίας σας, για παράδειγμα, οι μπαταρίες λιθίου μπορούν να ανεχθούν πολύ υψηλότερους ρυθμούς εκφόρτισης C από άλλες χημικές ουσίες, όπως η αλκαλική.Εάν δεν μπορείτε να βρείτε την κατηγορία μπαταρίας C στην ετικέτα ή το φύλλο δεδομένων, σας συμβουλεύουμε να επικοινωνήσετε με το κατασκευαστής μπαταριών κατευθείαν.

Εξίσωση καμπύλης εκφόρτισης μπαταρίας

Η εξίσωση καμπύλης εκφόρτισης μπαταρίας που βρίσκεται κάτω από αυτές τις γραφικές παραστάσεις σάς επιτρέπει να προσδιορίσετε το χρόνο λειτουργίας μιας μπαταρίας βρίσκοντας την αντίστροφη κλίση της γραμμής.Αυτό λειτουργεί επειδή οι μονάδες της βατώρας διαιρούμενες με τα βατ σας δίνουν ώρες χρόνου εκτέλεσης.Βάζοντας αυτές τις έννοιες σε μορφή εξίσωσης, μπορείτε να γράψετε E = C x Vavg για ενέργεια E σε βατώρες, χωρητικότητα σε amp-ώρες C και Vavg μέση τάση της εκφόρτισης.

Οι Watt-hours παρέχουν έναν βολικό τρόπο μετατροπής από ενέργεια εκφόρτισης σε άλλες μορφές ενέργειας, επειδή πολλαπλασιάζοντας τις βατώρες επί 3600 για να λάβετε Watt-second σας δίνει την ενέργεια σε μονάδες joules.Τα τζάουλ χρησιμοποιούνται συχνά σε άλλους τομείς της φυσικής και της χημείας, όπως η θερμική ενέργεια και η θερμότητα για τη θερμοδυναμική ή η ενέργεια του φωτός στη φυσική λέιζερ.

Μερικές άλλες διάφορες μετρήσεις είναι χρήσιμες παράλληλα με τον ρυθμό εκφόρτισης.Οι μηχανικοί μετρούν επίσης την ικανότητα ισχύος σε μονάδες C, που είναι η χωρητικότητα amp-h διαιρούμενη με ακριβώς μία ώρα.Μπορείτε επίσης να μετατρέψετε απευθείας από watt σε αμπέρ γνωρίζοντας ότι P = I x V για ισχύ P σε Watt, ρεύμα I σε αμπέρ και τάση V σε βολτ για μια μπαταρία.

Για παράδειγμα, μια μπαταρία 4 V με ονομαστική τιμή 2 amp-h έχει χωρητικότητα 2 Wh σε watt-h.Αυτή η μέτρηση σημαίνει ότι μπορείτε να τραβήξετε ρεύμα στα 2 αμπέρ για μία ώρα ή μπορείτε να τραβήξετε ρεύμα σε έναν μόνο ενισχυτή για δύο ώρες.Η σχέση μεταξύ ρεύματος και χρόνου και οι δύο εξαρτώνται η μία από την άλλη, όπως δίνεται από την ονομαστική αμπ/ώρα.

Εάν χρειάζεστε βοήθεια για την εύρεση της κατάλληλης μπαταρίας για την εφαρμογή σας, επικοινωνήστε με έναν από τους Μπαταρία λιθίου BSLBATT μηχανικοί εφαρμογών.