Cómo entender la tasa de descarga y la batería de litio

¿Qué es la tasa C?

La tasa C es una unidad para declarar un valor actual que se utiliza para estimar y/o designar el tiempo efectivo esperado de la batería en condiciones variables de carga/descarga.La corriente de carga y descarga de una batería se mide en tasa C.La mayoría de las baterías portátiles tienen una clasificación de 1C.

Observe cómo se escalan las tasas de carga y descarga y por qué es importante.

Las tasas de carga y descarga de una batería se rigen por las tasas C.La capacidad de una batería normalmente se clasifica en 1C, lo que significa que una batería completamente cargada con una clasificación de 1Ah debería proporcionar 1A durante una hora.La misma batería descargada a 0,5C debería proporcionar 500mA durante dos horas, y a 2C proporciona 2A durante 30 minutos.Las pérdidas en descargas rápidas reducen el tiempo de descarga y estas pérdidas también afectan los tiempos de carga.

Una tasa C de 1C también se conoce como descarga de una hora;0,5C o C/2 es una descarga de dos horas y 0,2C o C/5 es una descarga de 5 horas.Algunas baterías de alto rendimiento pueden cargarse y descargarse por encima de 1C con un estrés moderado.La Tabla 1 ilustra los tiempos típicos en varias tasas C.

Para calcular el valor de la corriente de carga con la tasa de carga/descarga, se puede obtener mediante;

∴ Tasa C (C) = Corriente de carga o descarga (A) / Capacidad nominal de la batería

Además, el tiempo disponible esperado de la batería en una capacidad de descarga dada se puede obtener mediante;

∴ Hora de uso de la batería = Capacidad de descarga (Ah) / Corriente de descarga (A)

Capacidad de descarga de un celda de litio de alta potencia .

[Ejemplo] En productos de alta potencia, la capacidad nominal del modelo SLPB11043140H es de 4,8 Ah.Una celda NMC de iones de litio.

1. ¿Cuál es la condición de corriente de descarga 1C en este modelo?

∴ Corriente de carga (o descarga) (A) = Capacidad nominal de la batería * Tasa C = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

Significa que la batería está disponible durante 1 hora en esta condición de descarga actual.

2. El valor de la corriente de descarga bajo la condición de descarga de 20C es 4.8(A)*20(C)=96A. Esta batería revela un excelente rendimiento incluso si la batería descarga la condición de descarga de 20C.El siguiente es el tiempo disponible de la batería cuando la capacidad de una batería muestra 4,15 Ah

∴ Horas utilizadas (h) = Capacidad descargada (Ah) / Corriente aplicada (A) = 4,15 (Ah) / 96 (A) ≒ 0,043 horas ≒ 2,6 minutos con 96 A

Significa que la batería se puede utilizar durante 2,6 minutos (0,043 h) con una corriente de carga de 96 A.

Comprender la capacidad de la batería

La tasa de descarga le proporciona el punto de partida para determinar la capacidad de una batería necesaria para hacer funcionar varios dispositivos eléctricos.El producto I xt es la carga Q, en coulombs, desprendida por la batería.Los ingenieros generalmente prefieren usar amperios-hora para medir la tasa de descarga usando el tiempo t en horas y la corriente I en amperios.

A partir de esto, puede comprender la capacidad de la batería usando valores como vatios-hora (Wh) que miden la capacidad de la batería o la energía de descarga en términos de un vatio, una unidad de potencia.Los ingenieros utilizan el diagrama de Ragone para evaluar la capacidad de vatios-hora de las baterías de níquel y litio.Los diagramas de Ragone muestran cómo la potencia de descarga (en vatios) disminuye a medida que aumenta la energía de descarga (Wh).Los gráficos muestran esta relación inversa entre las dos variables.

Estos gráficos le permiten usar la química de la batería para medir la potencia y la tasa de descarga de diferentes tipos de baterías, incluidas litio-hierro-fosfato (LFP) , óxido de litio-manganeso (LMO) , y níquel manganeso cobalto (NMC).

¿Cómo encontrar una calificación C de una batería?

Las baterías más pequeñas se clasifican comúnmente en la clasificación de 1C, que también se conoce como la tasa de una hora.Por ejemplo, si su batería está etiquetada como 3000 mAh a la tasa de una hora, entonces la calificación de 1C es 3000 mAh.Por lo general, encontrará la tasa C de su batería en su etiqueta y en la hoja de datos de la batería.Las diferentes químicas de la batería a veces mostrarán diferentes tasas de C, por ejemplo, las baterías de plomo-ácido generalmente tienen una tasa de descarga muy baja, a menudo 0.05C, o una tasa de 20 horas.La química y el diseño de su batería determinarán la tasa C máxima de su batería, las baterías de litio, por ejemplo, pueden tolerar tasas C de descarga mucho más altas que otras químicas como las alcalinas.Si no puede encontrar la clasificación C de la batería en la etiqueta o en la hoja de datos, le recomendamos que se comunique con el fabricante de la batería directamente.

Ecuación de la curva de descarga de la batería

La ecuación de la curva de descarga de la batería que subyace en estos gráficos le permite determinar el tiempo de ejecución de una batería al encontrar la pendiente inversa de la línea.Esto funciona porque las unidades de vatio-hora divididas por vatio le dan horas de tiempo de ejecución.Poniendo estos conceptos en forma de ecuación, puedes escribir E = C x Vavg para la energía E en vatios-hora, capacidad en amperios-hora C, y voltaje promedio Vavg de la descarga.

Los vatios-hora brindan una forma conveniente de convertir la energía de descarga en otras formas de energía porque multiplicar los vatios-hora por 3600 para obtener los vatios-segundo le da la energía en unidades de julios.Los julios se utilizan con frecuencia en otras áreas de la física y la química, como la energía térmica y el calor para la termodinámica o la energía de la luz en la física láser.

Algunas otras medidas misceláneas son útiles junto con la tasa de descarga.Los ingenieros también miden la capacidad de potencia en unidades de C, que es la capacidad de amperios por hora dividida precisamente por una hora.También puede convertir directamente de vatios a amperios sabiendo que P = I x V para la potencia P en vatios, la corriente I en amperios y el voltaje V en voltios para una batería.

Por ejemplo, una batería de 4 V con una clasificación de 2 amperios por hora tiene una capacidad de vatios por hora de 2 Wh.Esta medida significa que puede extraer la corriente a 2 amperios durante una hora o puede extraer una corriente a un solo amperio durante dos horas.La relación entre la corriente y el tiempo dependen una de la otra, según lo indica la clasificación de amperios-hora.

Si necesita ayuda para encontrar la batería adecuada para su aplicación, póngase en contacto con uno de los Batería de litio BSLBATT ingenieros de aplicaciones.