Como entender a taxa de descarga e a bateria de lítio

O que é taxa C?

A taxa C é uma unidade para declarar um valor atual que é usado para estimar e/ou designar o tempo efetivo esperado da bateria sob condições variáveis ​​de carga/descarga. A corrente de carga e descarga de uma bateria é medida em taxa C. A maioria das baterias portáteis tem classificação de 1C. O taxa c da bateria de íon de lítio é um parâmetro crítico que determina sua potência, capacidade e vida útil. Compreender e otimizar a taxa C é essencial para equilibrar os requisitos de fornecimento de energia de uma aplicação específica com a longevidade da bateria. Ao considerar vários fatores, como requisitos de aplicação, design da bateria, gerenciamento de temperatura e protocolos adequados de carga e descarga, a taxa C pode ser gerenciada de forma eficaz para garantir o desempenho e a longevidade ideais da bateria.

Observe como as taxas de carga e descarga são dimensionadas e por que isso é importante.

As taxas de carga e descarga de uma bateria são regidas pelas taxas C. A capacidade de uma bateria é comumente avaliada em 1C, o que significa que uma bateria totalmente carregada de 1Ah deve fornecer 1A por uma hora. A mesma bateria descarregando a 0,5C deve fornecer 500mA por duas horas, e a 2C fornece 2A por 30 minutos. As perdas em descargas rápidas reduzem o tempo de descarga e estas perdas também afetam os tempos de carga.

Uma taxa C de 1C também é conhecida como descarga de uma hora; 0,5C ou C/2 é uma descarga de duas horas e 0,2C ou C/5 é uma descarga de 5 horas. Algumas baterias de alto desempenho podem ser carregadas e descarregadas acima de 1C com estresse moderado. A Tabela 1 ilustra os tempos típicos em várias taxas C.

Para calcular o valor da corrente de carga com taxa de carga/descarga, pode ser obtido por;

∴ Taxa C (C) = Corrente de carga ou descarga (A) / Capacidade nominal da bateria

Além disso, o tempo disponível esperado da bateria em uma determinada capacidade de descarga pode ser obtido por;

∴ Hora de utilização da bateria = Capacidade de descarga (Ah) / Corrente de descarga (A)

Capacidade de descarga de um célula de lítio de alta potência .

[Exemplo] Em produtos de Alta Potência, a capacidade nominal do modelo SLPB11043140H é de 4,8Ah. Uma célula NMC de íons de lítio.

1. Qual é a condição da corrente de descarga 1C neste modelo?

∴ Corrente de carga (ou descarga) (A) = Capacidade nominal da bateria * Taxa C = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

Isso significa que a bateria está disponível por 1 hora nesta condição de descarga atual.

2. O valor da corrente de descarga sob condição de descarga de 20C é 4,8(A)*20(C)=96A. Esta bateria revela excelente desempenho mesmo se a bateria descarregar em condição de descarga de 20C. A seguir está o tempo disponível da bateria quando a capacidade da bateria mostra 4,15Ah

∴ Horas utilizadas (h) = Capacidade descarregada (Ah) / Corrente aplicada (A) = 4,15(Ah) / 96(A) ≒ 0,043 horas ≒ 2,6 minutos com 96A

Isso significa que a bateria pode ser usada por 2,6 minutos (0,043h) com uma corrente de carga de 96A

Compreendendo a capacidade da bateria

A taxa de descarga fornece o ponto de partida para determinar a capacidade de uma bateria necessária para operar vários dispositivos elétricos. O produto I xt é a carga Q, em coulombs, emitida pela bateria. Os engenheiros normalmente preferem usar amperes-hora para medir a taxa de descarga usando o tempo t em horas e a corrente I em amperes.

A partir disso, você pode entender a capacidade da bateria usando valores como watt-hora (Wh) que medem a capacidade da bateria ou descarregam energia em termos de um watt, uma unidade de potência. Os engenheiros usam o gráfico Ragone para avaliar a capacidade em watt-hora de baterias feitas de níquel e lítio. Os gráficos de Ragone mostram como a energia de descarga (em watts) diminui à medida que a energia de descarga (Wh) aumenta. Os gráficos mostram essa relação inversa entre as duas variáveis.

Esses gráficos permitem usar a química da bateria para medir a potência e a taxa de descarga de diferentes tipos de baterias, incluindo fosfato de ferro-lítio (LFP) , óxido de lítio-manganês (LMO) , e níquel manganês cobalto (NMC).

Como encontrar a classificação C de uma bateria？

Baterias menores são comumente classificadas na classificação 1C, também conhecida como taxa de uma hora. Por exemplo, se a sua bateria estiver rotulada como 3000mAh à taxa de uma hora, a classificação 1C será 3000mAh. Geralmente, você encontrará a taxa C da sua bateria na etiqueta e na folha de dados da bateria. Diferentes produtos químicos de bateria às vezes exibem diferentes taxas de C, por exemplo, baterias de chumbo-ácido são geralmente classificadas com uma taxa de descarga muito baixa, geralmente 0,05C, ou uma taxa de 20 horas. A química e o design da sua bateria determinarão a taxa C máxima da sua bateria; as baterias de lítio, por exemplo, podem tolerar taxas C de descarga muito mais altas do que outros produtos químicos, como os alcalinos. Se você não conseguir encontrar a classificação C da bateria na etiqueta ou na folha de dados, recomendamos entrar em contato com o fabricante de baterias diretamente.

Equação da curva de descarga da bateria

A equação da curva de descarga da bateria subjacente a esses gráficos permite determinar o tempo de execução de uma bateria encontrando a inclinação inversa da linha. Isso funciona porque unidades de watt-hora divididas por watt fornecem horas de autonomia. Colocando esses conceitos em forma de equação, você pode escrever E = C x Vavg para energia E em watts-hora, capacidade em amperes-hora C e tensão média Vavg da descarga.

Watt-hora fornece uma maneira conveniente de converter energia de descarga em outras formas de energia porque multiplicar os watt-hora por 3.600 para obter watt-segundo fornece a energia em unidades de joules. Joules são frequentemente usados ​​em outras áreas da física e da química, como energia térmica e calor para termodinâmica ou energia da luz na física do laser.

Algumas outras medições diversas são úteis junto com a taxa de descarga. Os engenheiros também medem a capacidade de energia em unidades de C, que é a capacidade de amperes-hora dividida precisamente por uma hora. Você também pode converter diretamente de watts para amperes sabendo que P = I x V para potência P em watts, corrente I em amperes e tensão V em volts para uma bateria.

Por exemplo, uma bateria de 4 V com classificação de 2 amperes-hora tem uma capacidade de watt-hora de 2 Wh. Esta medição significa que você pode consumir a corrente de 2 amperes por uma hora ou pode consumir uma corrente de um único ampere por duas horas. A relação entre corrente e tempo depende uma da outra, conforme dado pela classificação amp-hora.

Se precisar de ajuda para encontrar a bateria certa para sua aplicação, entre em contato com um dos Bateria de lítio BSLBATT engenheiros de aplicação.