Come comprendere la velocità di scarica e la batteria al litio

Cos'è il tasso C?

Il tasso C è un'unità per dichiarare un valore corrente che viene utilizzato per stimare e/o designare il tempo effettivo previsto della batteria in condizioni di carica/scarica variabili. La corrente di carica e scarica di una batteria viene misurata in C-rate. La maggior parte delle batterie portatili hanno una potenza nominale di 1C. IL c tasso della batteria agli ioni di litio è un parametro critico che ne determina la potenza erogata, la capacità e la durata. Comprendere e ottimizzare il C-rate è essenziale per bilanciare i requisiti di erogazione di potenza di un'applicazione specifica con la longevità della batteria. Considerando vari fattori quali requisiti applicativi, progettazione della batteria, gestione della temperatura e protocolli di carica e scarica adeguati, il tasso C può essere gestito in modo efficace per garantire prestazioni e longevità ottimali della batteria.

Osserva come vengono dimensionati i tassi di addebito e scarico e perché è importante.

Le velocità di carica e scarica di una batteria sono regolate dalle tariffe C. La capacità di una batteria è comunemente valutata a 1C, il che significa che una batteria completamente carica con capacità nominale di 1Ah dovrebbe fornire 1A per un'ora. La stessa batteria scaricata a 0,5°C dovrebbe fornire 500 mA per due ore, mentre a 2°C fornisce 2 A per 30 minuti. Le perdite durante le scariche veloci riducono il tempo di scarica e queste perdite influiscono anche sui tempi di ricarica.

Un tasso C pari a 1C è noto anche come scarica in un'ora; 0,5C o C/2 è una scarica di due ore e 0,2C o C/5 è una scarica di 5 ore. Alcune batterie ad alte prestazioni possono essere caricate e scaricate a temperature superiori a 1°C con uno stress moderato. La tabella 1 illustra i tempi tipici a vari tassi C.

Per calcolare il valore della corrente di carico con tasso di carica/scarica, è possibile ottenerlo da;

∴ Velocità C (C) = Corrente di carica o scarica (A) / Capacità nominale della batteria

Inoltre, è possibile ottenere il tempo disponibile previsto della batteria con una data capacità di scarica;

∴ Ora di utilizzo della batteria = Capacità di scarica (Ah) / Corrente di scarica (A)

Capacità di scarico di a cella al litio ad alta potenza .

[Esempio] Nei prodotti ad alta potenza, la capacità nominale del modello SLPB11043140H è 4,8 Ah. Una cella NMC agli ioni di litio.

1. Qual è la condizione della corrente di scarica 1C in questo modello?

∴ Corrente di carica (o scarica) (A) = Capacità nominale della batteria * Velocità C = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

Significa che la batteria è disponibile per 1 ora in questa condizione di scarica attuale.

2. Il valore della corrente di scarica in condizioni di scarica di 20°C è 4,8(A)*20(C)=96A. Questa batteria rivela prestazioni eccellenti anche se la batteria scarica in condizioni di scarica di 20°C. Quello che segue è il tempo disponibile della batteria quando la capacità di una batteria mostra 4,15 Ah

∴ Ore utilizzate (h) = Capacità scaricata (Ah) / Corrente applicata (A) = 4,15 (Ah) / 96 (A) ≒ 0,043 ore ≒ 2,6 minuti con 96 A

Significa che la batteria può essere utilizzata per 2,6 minuti (0,043 ore) con una corrente di carico di 96 A

Comprendere la capacità della batteria

La velocità di scarica fornisce il punto di partenza per determinare la capacità di una batteria necessaria per far funzionare vari dispositivi elettrici. Il prodotto I xt è la carica Q, in coulomb, ceduta dalla batteria. Gli ingegneri in genere preferiscono utilizzare ampere-ora per misurare la velocità di scarica utilizzando il tempo t in ore e la corrente I in ampere.

Da questo, puoi capire la capacità della batteria usando valori come wattora (Wh) che misurano la capacità della batteria o l'energia di scarica in termini di watt, un'unità di potenza. Gli ingegneri utilizzano il diagramma di Ragone per valutare la capacità in wattora delle batterie al nichel e al litio. I grafici di Ragone mostrano come la potenza di scarica (in watt) diminuisce all'aumentare dell'energia di scarica (Wh). I grafici mostrano questa relazione inversa tra le due variabili.

Questi grafici consentono di utilizzare la chimica della batteria per misurare la potenza e la velocità di scarica di diversi tipi di batterie, tra cui litio-ferro-fosfato (LFP) , ossido di litio-manganese (LMO) , E nichel manganese cobalto (NMC).

Come trovare la classificazione C di una batteria？

Le batterie più piccole hanno comunemente una classificazione di 1C, nota anche come tariffa di un'ora. Ad esempio, se la batteria è etichettata come 3000 mAh alla velocità di un'ora, la valutazione 1C sarà 3000 mAh. Generalmente troverai il tasso C della tua batteria sulla sua etichetta e sulla scheda tecnica della batteria. Differenti caratteristiche chimiche delle batterie a volte mostreranno tassi di C diversi, ad esempio, le batterie al piombo sono generalmente classificate con una velocità di scarica molto bassa, spesso 0,05 C, o una velocità di 20 ore. La chimica e il design della batteria determineranno il tasso C massimo della batteria; le batterie al litio, ad esempio, possono tollerare tassi C di scarica molto più elevati rispetto ad altri prodotti chimici come quelli alcalini. Se non riesci a trovare la classificazione C della batteria sull'etichetta o sulla scheda tecnica, ti consigliamo di contattare il produttore della batteria direttamente.

Equazione della curva di scarica della batteria

L'equazione della curva di scarica della batteria che sta alla base di questi grafici consente di determinare l'autonomia di una batteria trovando la pendenza inversa della linea. Funziona perché le unità di wattora divise per watt ti danno ore di autonomia. Mettendo questi concetti sotto forma di equazione, puoi scrivere E = C x Vavg per l'energia E in wattora, capacità in amp-ora C e tensione media Vavg della scarica.

I wattora forniscono un modo conveniente per convertire l'energia di scarica in altre forme di energia perché moltiplicando i wattora per 3600 per ottenere i wattsecondi si ottiene l'energia in unità di joule. I Joule sono spesso utilizzati in altri settori della fisica e della chimica come l'energia termica e il calore per la termodinamica o l'energia della luce nella fisica dei laser.

Alcune altre misurazioni varie sono utili insieme alla velocità di scarico. Gli ingegneri misurano anche la capacità di potenza in unità di C, che è la capacità ampere-ora divisa esattamente per un'ora. Puoi anche convertire direttamente da watt ad ampere sapendo che P = I x V per la potenza P in watt, la corrente I in ampere e la tensione V in volt per una batteria.

Ad esempio, una batteria da 4 V con una potenza nominale di 2 Ampere ha una capacità in wattora di 2 Wh. Questa misurazione significa che puoi assorbire corrente a 2 A per un'ora oppure puoi assorbire corrente a un singolo A per due ore. La relazione tra corrente e tempo dipende l'una dall'altra, come indicato dalla valutazione ampere-ora.

Se hai bisogno di aiuto per trovare la batteria giusta per la tua applicazione, contatta uno dei Batteria al litio BSLBATT ingegneri applicativi.