Comment comprendre le taux de décharge et la batterie au lithium

Qu’est-ce que le taux C ?

Le taux C est une unité permettant de déclarer une valeur actuelle qui est utilisée pour estimer et/ou désigner la durée effective attendue de la batterie dans des conditions de charge/décharge variables. Le courant de charge et de décharge d'une batterie est mesuré en taux C. La plupart des batteries portables sont évaluées à 1C. Le c taux de batterie lithium-ion est un paramètre critique qui détermine sa puissance de sortie, sa capacité et sa durée de vie. Comprendre et optimiser le taux C est essentiel pour équilibrer les exigences de fourniture d'énergie d'une application spécifique avec la longévité de la batterie. En prenant en compte divers facteurs tels que les exigences de l'application, la conception de la batterie, la gestion de la température et les protocoles de charge et de décharge appropriés, le taux C peut être géré efficacement pour garantir des performances et une longévité optimales de la batterie.

Observez comment les taux de charge et de décharge sont mis à l’échelle et pourquoi c’est important.

Les taux de charge et de décharge d'une batterie sont régis par les taux C. La capacité d'une batterie est généralement évaluée à 1C, ce qui signifie qu'une batterie complètement chargée évaluée à 1Ah devrait fournir 1A pendant une heure. La même batterie se déchargeant à 0,5 C devrait fournir 500 mA pendant deux heures, et à 2 C, elle délivre 2 A pendant 30 minutes. Les pertes lors de décharges rapides réduisent le temps de décharge et ces pertes affectent également les temps de charge.

Un taux C de 1C est également connu sous le nom de décharge d’une heure ; 0,5C ou C/2 correspond à une décharge de deux heures et 0,2C ou C/5 correspond à une décharge de 5 heures. Certaines batteries hautes performances peuvent être chargées et déchargées au-dessus de 1C avec une contrainte modérée. Le tableau 1 illustre les temps typiques à différents taux C.

Pour calculer la valeur du courant de charge avec le taux de charge/décharge, elle peut être obtenue par :

∴ Taux C (C) = Courant de charge ou de décharge (A) / Capacité nominale de la batterie

En outre, le temps disponible attendu de la batterie pour une capacité de décharge donnée peut être obtenu par :

∴ Heure d'utilisation de la batterie = Capacité de décharge (Ah) / Courant de décharge (A)

Capacité de décharge d'un pile au lithium haute puissance .

[Exemple] Dans les produits High Power, la capacité nominale du modèle SLPB11043140H est de 4,8 Ah. Une cellule NMC Lithium-ion.

1. Quelle est la condition du courant de décharge 1C dans ce modèle ?

∴ Courant de charge (ou décharge) (A) = Capacité nominale de la batterie * Taux C = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

Cela signifie que la batterie est disponible pendant 1 heure dans cette condition de décharge actuelle.

2. La valeur du courant de décharge dans des conditions de décharge de 20 °C est de 4,8 (A)*20 (C) = 96 A. Cette batterie révèle d'excellentes performances même si la batterie se décharge dans des conditions de décharge de 20 °C. Ce qui suit est le temps disponible de la batterie lorsque la capacité d'une batterie indique 4,15 Ah.

∴ Heures d'utilisation (h) = Capacité déchargée (Ah) / Courant appliqué (A) = 4,15 (Ah) / 96 (A) ≒ 0,043 heures ≒ 2,6 minutes avec 96A

Cela signifie que la batterie peut être utilisée pendant 2,6 minutes (0,043 h) avec un courant de charge de 96 A.

Comprendre la capacité de la batterie

Le taux de décharge vous fournit le point de départ pour déterminer la capacité d’une batterie nécessaire au fonctionnement de divers appareils électriques. Le produit I xt est la charge Q, en coulombs, dégagée par la batterie. Les ingénieurs préfèrent généralement utiliser les ampères-heures pour mesurer le taux de décharge en utilisant le temps t en heures et le courant I en ampères.

À partir de là, vous pouvez comprendre la capacité de la batterie en utilisant des valeurs telles que wattheures (Wh) qui mesurent la capacité de la batterie ou déchargent l'énergie en termes de watt, une unité de puissance. Les ingénieurs utilisent le tracé de Ragone pour évaluer la capacité en wattheures des batteries au nickel et au lithium. Les tracés de Ragone montrent comment la puissance de décharge (en watts) diminue à mesure que l'énergie de décharge (Wh) augmente. Les graphiques montrent cette relation inverse entre les deux variables.

Ces tracés vous permettent d'utiliser la chimie de la batterie pour mesurer la puissance et le taux de décharge de différents types de batteries, notamment lithium-fer-phosphate (LFP) , oxyde de lithium-manganèse (LMO) , et nickel-manganèse-cobalt (NMC).

Comment trouver la note C d'une batterie ?

Les batteries plus petites sont généralement classées au niveau 1C, également connu sous le nom de tarif d'une heure. Par exemple, si votre batterie est étiquetée 3 000 mAh au tarif d’une heure, alors la cote 1C est de 3 000 mAh. Vous trouverez généralement le taux C de votre batterie sur son étiquette et sur la fiche technique de la batterie. Différentes compositions chimiques de batterie affichent parfois des taux C différents. Par exemple, les batteries au plomb sont généralement évaluées à un taux de décharge très faible, souvent de 0,05 C, ou un taux de 20 heures. La chimie et la conception de votre batterie détermineront le taux C maximum de votre batterie. Les batteries au lithium, par exemple, peuvent tolérer des taux C de décharge beaucoup plus élevés que d'autres produits chimiques tels que les alcalins. Si vous ne trouvez pas la valeur C de la batterie sur l'étiquette ou la fiche technique, nous vous conseillons de contacter le fabricant de batterie directement.

Équation de la courbe de décharge de la batterie

L'équation de la courbe de décharge de la batterie qui sous-tend ces tracés vous permet de déterminer l'autonomie d'une batterie en trouvant la pente inverse de la ligne. Cela fonctionne parce que les unités de wattheure divisées par watt vous donnent des heures d’autonomie. En mettant ces concepts sous forme d’équation, vous pouvez écrire E = C x Vmoy pour l'énergie E en wattheures, capacité en ampères-heures C et tension moyenne Vavg de la décharge.

Les wattheures constituent un moyen pratique de convertir l’énergie de décharge en d’autres formes d’énergie, car multiplier les wattheures par 3 600 pour obtenir les wattsecondes vous donne l’énergie en joules. Les Joules sont fréquemment utilisés dans d'autres domaines de la physique et de la chimie tels que l'énergie thermique et la chaleur pour la thermodynamique ou l'énergie de la lumière en physique des lasers.

Quelques autres mesures diverses sont utiles parallèlement au taux de décharge. Les ingénieurs mesurent également la capacité de puissance en unités de C, qui correspond à la capacité en ampères-heure divisée par précisément une heure. Vous pouvez également convertir directement des watts en ampères en sachant que P = I x V pour la puissance P en watts, le courant I en ampères et la tension V en volts pour une batterie.

Par exemple, une batterie de 4 V avec une capacité nominale de 2 ampères-heure a une capacité en wattheures de 2 Wh. Cette mesure signifie que vous pouvez tirer le courant à 2 ampères pendant une heure ou que vous pouvez tirer un courant à un seul ampère pendant deux heures. La relation entre le courant et l’heure dépend l’une de l’autre, comme le donne la valeur nominale en ampères-heures.

Si vous avez besoin d'aide pour trouver la batterie adaptée à votre application, veuillez contacter l'un des Batterie au lithium BSLBATT ingénieurs d'applications.