كيفية فهم معدل التفريغ وبطارية الليثيوم

ما هو معدل C؟

معدل C هو وحدة للإعلان عن القيمة الحالية التي تستخدم لتقدير و/أو تحديد الوقت الفعلي المتوقع للبطارية في ظل ظروف الشحن/التفريغ المتغيرة. يتم قياس تيار الشحن والتفريغ للبطارية بمعدل C. تم تصنيف معظم البطاريات المحمولة عند 1C. ال ج- معدل بطارية الليثيوم أيون هي معلمة حرجة تحدد خرج الطاقة والسعة والعمر الافتراضي. يعد فهم معدل C وتحسينه أمرًا ضروريًا لتحقيق التوازن بين متطلبات توصيل الطاقة لتطبيق معين وطول عمر البطارية. من خلال النظر في عوامل مختلفة مثل متطلبات التطبيق، وتصميم البطارية، وإدارة درجة الحرارة، وبروتوكولات الشحن والتفريغ المناسبة، يمكن إدارة معدل C بشكل فعال لضمان الأداء الأمثل للبطارية وطول العمر.

لاحظ كيف يتم قياس معدلات الشحن والتفريغ وسبب أهميتها.

تخضع معدلات الشحن والتفريغ للبطارية لمعدلات C. عادةً ما يتم تصنيف سعة البطارية عند 1C، ​​مما يعني أن البطارية المشحونة بالكامل والتي تبلغ 1Ah يجب أن توفر 1A لمدة ساعة واحدة. يجب أن توفر نفس البطارية التي يتم تفريغها عند 0.5 درجة مئوية 500 مللي أمبير لمدة ساعتين، وعند 2 درجة مئوية توفر 2 أمبير لمدة 30 دقيقة. تؤدي الخسائر الناتجة عن عمليات التفريغ السريع إلى تقليل وقت التفريغ وتؤثر هذه الخسائر أيضًا على أوقات الشحن.

يُعرف معدل C الذي يبلغ 1C أيضًا بالتفريغ لمدة ساعة واحدة؛ 0.5C أو C/2 هو تفريغ لمدة ساعتين و0.2C أو C/5 هو تفريغ لمدة 5 ساعات. يمكن شحن بعض البطاريات عالية الأداء وتفريغها بدرجة حرارة أعلى من 1 درجة مئوية مع ضغط معتدل. يوضح الجدول 1 الأوقات النموذجية بمعدلات C المختلفة.

لحساب قيمة تيار الحمل مع معدل الشحن/التفريغ يمكن الحصول عليها عن طريق:

∴ معدل C (C) = تيار الشحن أو التفريغ (A) / السعة المقدرة للبطارية

كما يمكن الحصول على الوقت المتوقع المتاح للبطارية على سعة تفريغ معينة من خلال؛

∴ الساعة المستخدمة للبطارية = سعة التفريغ (Ah) / تيار التفريغ (A)

القدرة على التفريغ أ خلية ليثيوم عالية الطاقة .

[مثال] في المنتجات عالية الطاقة، تبلغ السعة المقدرة للطراز SLPB11043140H 4.8 أمبير. خلية ليثيوم أيون NMC.

1. ما هي حالة التفريغ الحالية 1C في هذا النموذج؟

∴ تيار الشحن (أو التفريغ) (A) = السعة المقدرة للبطارية * معدل C = 4.8 * 1(C) = 4.8 أمبير

هذا يعني أن البطارية متاحة لمدة ساعة واحدة في حالة التفريغ الحالية.

2. قيمة تيار التفريغ تحت حالة التفريغ 20C هي 4.8(A)*20(C)=96A تكشف هذه البطارية عن الأداء الممتاز حتى لو قامت البطارية بتفريغ حالة التفريغ 20C. فيما يلي الوقت المتاح للبطارية عندما تظهر سعة البطارية 4.15 أمبير

∴ الساعات المستخدمة (ح) = السعة المفرغة (آه) / التيار المطبق (أ) = 4.15 (آه) / 96 (أ) ≒ 0.043 ساعة ≒ 2.6 دقيقة مع 96 أمبير

وهذا يعني أنه يمكن استخدام البطارية لمدة 2.6 دقيقة (0.043 ساعة) مع تيار تحميل يبلغ 96 أمبير

فهم سعة البطارية

معدل التفريغ يوفر لك نقطة البداية لتحديد سعة البطارية اللازمة لتشغيل الأجهزة الكهربائية المختلفة. المنتج I xt هو الشحنة Q، بالكولوم، المنبعثة من البطارية. يفضل المهندسون عادة استخدام ساعات أمبير لقياس معدل التفريغ باستخدام الوقت t بالساعات والتيار I بالأمبير.

من هذا، يمكنك فهم سعة البطارية باستخدام قيم مثل واط ساعة (واط) والتي تقيس سعة البطارية أو طاقة التفريغ من حيث الواط، وهي وحدة الطاقة. يستخدم المهندسون مخطط راجون لتقييم قدرة البطاريات المصنوعة من النيكل والليثيوم بالواط/ساعة. توضح مخططات Ragone كيفية تفريغ الطاقة (بالواط) مع زيادة طاقة التفريغ (Wh). تظهر المؤامرات هذه العلاقة العكسية بين المتغيرين.

تتيح لك هذه المخططات استخدام كيمياء البطارية لقياس معدل الطاقة والتفريغ لأنواع مختلفة من البطاريات بما في ذلك فوسفات الحديد الليثيوم (LFP) , أكسيد الليثيوم والمنغنيز (LMO) ، و النيكل والمنغنيز والكوبالت (NMC).

كيفية العثور على تصنيف C للبطارية？

عادةً ما يتم تصنيف البطاريات الأصغر حجمًا بتصنيف 1C، والذي يُعرف أيضًا بمعدل الساعة الواحدة. على سبيل المثال، إذا كانت بطاريتك تحمل علامة 3000 مللي أمبير بمعدل ساعة واحدة، فإن تصنيف 1C هو 3000 مللي أمبير. ستجد بشكل عام معدل C لبطاريتك على الملصق الخاص بها وعلى ورقة بيانات البطارية. تعرض كيمياء البطاريات المختلفة في بعض الأحيان معدلات C مختلفة، على سبيل المثال، يتم تصنيف بطاريات الرصاص الحمضية عمومًا بمعدل تفريغ منخفض جدًا غالبًا 0.05 درجة مئوية، أو معدل 20 ساعة. ستحدد كيمياء البطارية وتصميمها الحد الأقصى لمعدل C للبطارية، فبطاريات الليثيوم على سبيل المثال يمكن أن تتحمل معدلات تفريغ أعلى بكثير من الكيميائيات الأخرى مثل القلوية. إذا لم تتمكن من العثور على تصنيف البطارية C على الملصق أو ورقة البيانات، فننصحك بالاتصال بـ الشركة المصنعة للبطارية مباشرة.

معادلة منحنى تفريغ البطارية

تتيح لك معادلة منحنى تفريغ البطارية التي تكمن وراء هذه المخططات تحديد وقت تشغيل البطارية من خلال إيجاد المنحدر العكسي للخط. يعمل هذا لأن وحدات واط ساعة مقسومة على واط تمنحك ساعات من وقت التشغيل. وضع هذه المفاهيم في شكل معادلة، يمكنك الكتابة E = C x Vavg للطاقة E بالواط/ساعة، القدرة في أمبير ساعة C، ومتوسط ​​الجهد Vavg للتفريغ.

توفر ساعات الوات طريقة ملائمة للتحويل من طاقة التفريغ إلى أشكال أخرى من الطاقة لأن ضرب الوات/ساعة في 3600 للحصول على واط/ثانية يمنحك الطاقة بوحدات الجول. يتم استخدام الجول بشكل متكرر في مجالات أخرى من الفيزياء والكيمياء مثل الطاقة الحرارية والحرارة للديناميكا الحرارية أو طاقة الضوء في فيزياء الليزر.

بعض القياسات المتنوعة الأخرى مفيدة إلى جانب معدل التفريغ. يقوم المهندسون أيضًا بقياس قدرة الطاقة بوحدات C، وهي سعة الأمبير في الساعة مقسومة على ساعة واحدة بالضبط. يمكنك أيضًا التحويل مباشرة من الواط إلى الأمبير مع العلم أن P = I x V للطاقة P بالواط، والتيار I بالأمبير، والجهد V بالفولت للبطارية.

على سبيل المثال، بطارية 4 فولت بقدرة 2 أمبير في الساعة لديها قدرة 2 واط في الساعة تبلغ 2 واط في الساعة. يعني هذا القياس أنه يمكنك سحب تيار عند 2 أمبير لمدة ساعة واحدة أو يمكنك سحب تيار عند أمبير واحد لمدة ساعتين. تعتمد العلاقة بين التيار والوقت على بعضهما البعض، كما هو موضح في تصنيف أمبير ساعة.

إذا كنت بحاجة إلى أي مساعدة في العثور على البطارية المناسبة لتطبيقك، فيرجى الاتصال بأحدهم بطارية ليثيوم BSLBATT مهندسي التطبيق.