放電率とリチウム電池の見方

Cレートとは何ですか?

Cレートは、変化する充放電条件下でのバッテリーの予想有効時間を推定および/または指定するために使用される電流値を宣言する単位です。バッテリーの充放電電流は C レートで測定されます。ほとんどのポータブル バッテリーの定格は 1C です。の リチウムイオン電池の定格 は、出力、容量、寿命を決定する重要なパラメータです。 C レートを理解して最適化することは、特定のアプリケーションの電力供給要件とバッテリーの寿命のバランスをとるために不可欠です。アプリケーション要件、バッテリー設計、温度管理、適切な充電および放電プロトコルなどのさまざまな要素を考慮することで、C レートを効果的に管理して、最適なバッテリー性能と寿命を確保できます。

充電速度と放電速度がどのようにスケールされるのか、そしてそれがなぜ重要なのかを観察してください。

バッテリーの充電および放電レートは、C レートによって決まります。バッテリーの容量は通常 1C と評価されます。これは、1Ah と評価された完全に充電されたバッテリーは 1 時間で 1A を供給できることを意味します。同じバッテリーを 0.5C で放電すると 2 時間で 500mA が供給され、2C では 30 分間で 2A が供給されます。急速放電時の損失は放電時間を短縮し、これらの損失は充電時間にも影響します。

1C の C レートは 1 時間の放電としても知られています。 0.5C または C/2 は 2 時間の放電、0.2C または C/5 は 5 時間の放電です。一部の高性能バッテリーは、適度なストレス下で 1C 以上で充放電できます。表 1 は、さまざまな C レートでの一般的な時間を示しています。

充放電レートから負荷電流値を計算するには、次のように計算できます。

∴ C-Rate (C) = 充放電電流 (A) / バッテリーの定格容量

また、特定の放電容量でのバッテリーの予想利用可能時間は、次の方法で取得できます。

∴バッテリーの使用時間＝放電容量（Ah）／放電電流（A）

放電能力 高出力リチウム電池 。

【例】ハイパワー品の場合、SLPB11043140Hモデルの定格容量は4.8Ahです。リチウムイオンNMCセル。

1. このモデルの 1C 放電電流条件は何ですか?

∴充電（または放電）電流 (A) = バッテリーの定格容量 * C レート = 4.8 * 1(C) = 4.8 A

これは、この放電状態でバッテリーが 1 時間使用できることを意味します。

2. 20℃の放電条件での放電電流値は4.8(A)*20(C)=96Aです。この電池は20℃の放電条件でも優れた性能を発揮します。バッテリー容量が4.15Ahの場合のバッテリーの使用可能時間は以下の通りです。

∴使用時間(h) = 放電容量(Ah) / 印加電流(A) = 4.15(Ah) / 96(A) ≒ 0.043時間 ≒ 2.6分 (96Aの場合)

これは、96Aの負荷電流でバッテリーが2.6分間(0.043時間)使用できることを意味します。

バッテリー容量について

放電率は、さまざまな電気機器を動作させるために必要なバッテリーの容量を決定するための出発点となります。積 I xt は、バッテリーによって放出される電荷​​ Q (クーロン単位) です。エンジニアは通常、アンペア時を使用して、時間単位の時間 t とアンペア単位の電流 I を使用して放電率を測定することを好みます。

これから、次のような値を使用してバッテリー容量を理解できます。 ワット時 (Wh) バッテリーの容量または放電エネルギーを電力の単位であるワットで測定します。エンジニアは、ラゴーヌ プロットを使用して、ニッケルとリチウムで作られたバッテリーのワット時容量を評価します。ラゴーヌ プロットは、放電エネルギー (Wh) が増加するにつれて、放電電力 (ワット単位) がどのように低下​​するかを示しています。プロットは、2 つの変数間のこの逆関係を示しています。

これらのプロットを使用すると、バッテリーの化学的性質を使用して、次のようなさまざまな種類のバッテリーの電力と放電率を測定できます。 リン酸鉄リチウム (LFP) 、 リチウムマンガン酸化物 (LMO) 、 そして ニッケルマンガンコバルト（NMC）。

バッテリーの C 定格を確認するにはどうすればよいですか?

小型のバッテリーは通常 1C 定格で定格されており、これは 1 時間レートとも呼ばれます。たとえば、バッテリーに 1 時間あたり 3000mAh と表示されている場合、1C 定格は 3000mAh です。通常、バッテリーの C レートはラベルとバッテリーのデータシートに記載されています。バッテリーの化学的性質によって異なる C レートが表示される場合があります。たとえば、鉛蓄電池は一般に、非常に低い放電レート (多くの場合 0.05C、または 20 時間レート) で定格されます。バッテリーの化学的性質と設計によって、バッテリーの最大 C レートが決まります。たとえば、リチウム電池は、アルカリ電池などの他の化学的性質に比べて、はるかに高い放電 C レートに耐えることができます。ラベルまたはデータシートにバッテリーの C 定格が見つからない場合は、担当者に問い合わせることをお勧めします。 電池メーカー 直接。

バッテリーの放電曲線の式

これらのプロットの基礎となるバッテリー放電曲線方程式を使用すると、直線の逆勾配を見つけることによってバッテリーの実行時間を決定できます。これが機能するのは、ワット時をワットで割った単位が実行時間を表すためです。これらの概念を方程式の形にすると、次のように書くことができます。 E = C x Vavg エネルギー E (ワット時)、 アンペア時 C 単位の容量、および放電の平均電圧 Vavg。

ワット時を 3600 倍してワット秒を求めると、エネルギーがジュール単位で得られるため、ワット時は、放電エネルギーから他の形式のエネルギーに変換する便利な方法を提供します。ジュールは、熱力学における熱エネルギーや熱、レーザー物理学における光のエネルギーなど、物理学や化学の他の分野で頻繁に使用されます。

排出率と並んで、その他のいくつかのさまざまな測定値も役に立ちます。エンジニアは、アンペア時容量を正確に 1 時間で割った C 単位で電力容量も測定します。また、バッテリーの電力 P はワット、電流 I はアンペア、電圧 V はボルトであることがわかっているため、ワットからアンペアに直接変換することもできます。

たとえば、2 アンペア時定格の 4 V バッテリのワット時容量は 2 Wh です。この測定は、2 アンペアで 1 時間電流を流すことができるか、または 1 アンペアで 2 時間電流を流すことができることを意味します。アンペア時定格で示されるように、電流と時間の関係は両方とも相互に依存します。

アプリケーションに適したバッテリーを見つけるのにサポートが必要な場合は、次のいずれかにお問い合わせください。 BSLBATT リチウム電池 アプリケーションエンジニア。