Как понять скорость разряда и литиевую батарею

Что такое C-рейт?

C-rate — это единица измерения значения тока, которая используется для оценки и/или определения ожидаемого времени эффективной работы аккумулятора в переменных условиях заряда/разряда. Ток заряда и разряда аккумулятора измеряется в C-rate. Большинство портативных аккумуляторов имеют класс 1C. c скорость литий-ионного аккумулятора является критическим параметром, определяющим его выходную мощность, емкость и срок службы. Понимание и оптимизация C-rate необходимо для того, чтобы сбалансировать требования к подаче электроэнергии для конкретного приложения и долговечность батареи. Принимая во внимание различные факторы, такие как требования к применению, конструкция батареи, управление температурой и правильные протоколы зарядки и разрядки, можно эффективно управлять скоростью C, чтобы обеспечить оптимальную производительность и долговечность батареи.

Посмотрите, как масштабируются скорости заряда и разряда и почему это важно.

Скорость заряда и разряда батареи регулируется C-ставками. Емкость аккумулятора обычно оценивается в 1С, что означает, что полностью заряженный аккумулятор емкостью 1Ач должен обеспечивать ток 1А в течение одного часа. Тот же аккумулятор, разряжающийся при 0,5С, должен обеспечить ток 500мА в течение двух часов, а при 2С - 2А в течение 30 минут. Потери при быстрой разрядке сокращают время разряда, и эти потери также влияют на время зарядки.

Уровень C, равный 1C, также известен как часовой разряд; 0,5C или C/2 соответствует двухчасовому разряду, а 0,2C или C/5 соответствует 5-часовому разряду. Некоторые высокопроизводительные аккумуляторы можно заряжать и разряжать при температуре выше 1C при умеренной нагрузке. Таблица 1 иллюстрирует типичное время при различных показателях C.

Чтобы рассчитать значение тока нагрузки со скоростью заряда/разряда, его можно получить следующим образом:

∴ C-Rate (C) = ток заряда или разряда (А) / номинальная емкость аккумулятора.

Кроме того, ожидаемое время работы аккумулятора при заданной разрядной емкости можно получить следующим образом:

∴ Время использования аккумулятора = Разрядная емкость (Ач) / Ток разряда (А)

Разрядная способность мощный литиевый элемент .

[Пример] В изделиях высокой мощности номинальная емкость модели SLPB11043140H составляет 4,8 Ач. Литий-ионный элемент NMC.

1. Каков ток разряда 1С в этой модели?

∴ Ток заряда (или разряда) (А) = номинальная емкость аккумулятора * C-rate = 4,8 * 1(C) = 4,8 А

Это означает, что при данном текущем состоянии разряда аккумулятор доступен в течение 1 часа.

2. Значение тока разряда при температуре 20C составляет 4,8(A)*20(C)=96A. Эта батарея демонстрирует превосходные характеристики, даже если батарея разряжается при температуре 20C. Ниже указано время работы аккумулятора, когда емкость аккумулятора составляет 4,15 Ач.

∴ Часы использования (ч) = Разрядная емкость (Ач) / Приложенный ток (А) = 4,15 (Ач) / 96 (А) ≒ 0,043 часа ≒ 2,6 минуты при токе 96 А

Это означает, что аккумулятор можно использовать в течение 2,6 минут (0,043 часа) с током нагрузки 96 А.

Понимание емкости аккумулятора

Скорость разряда является отправной точкой для определения емкости аккумулятора, необходимой для работы различных электрических устройств. Произведение I xt представляет собой заряд Q в кулонах, выделяемый батареей. Инженеры обычно предпочитают использовать ампер-часы для измерения скорости разряда, используя время t в часах и ток I в амперах.

Отсюда вы можете понять емкость аккумулятора, используя такие значения, как ватт-часы (Втч) которые измеряют емкость аккумулятора или энергию разряда в ваттах, единицах мощности. Инженеры используют график Рагона для оценки емкости батарей из никеля и лития в ватт-часах. Графики Рагона показывают, как мощность разряда (в ваттах) падает по мере увеличения энергии разряда (Втч). Графики показывают эту обратную зависимость между двумя переменными.

Эти графики позволяют использовать химический состав батарей для измерения мощности и скорости разряда различных типов батарей, в том числе литий-железо-фосфат (LFP) , оксид лития-марганца (LMO) , и никель-марганец-кобальт (НМК).

Как узнать рейтинг C батареи?

Батареи меньшего размера обычно имеют рейтинг 1C, который также известен как часовой ресурс. Например, если на вашей батарее указано 3000 мАч из расчета на один час, то рейтинг 1C составляет 3000 мАч. Обычно показатель C вашей батареи указан на ее этикетке и в паспорте батареи. Батареи разного химического состава иногда имеют разные показатели C, например, свинцово-кислотные батареи обычно рассчитаны на очень низкую скорость разряда, часто 0,05C, или 20-часовую скорость разряда. Химический состав и конструкция вашей батареи будут определять максимальную скорость C вашей батареи. Например, литиевые батареи могут выдерживать гораздо более высокие уровни C при разряде, чем другие химические элементы, такие как щелочные. Если вы не можете найти номинал батареи C на этикетке или в паспорте, рекомендуем обратиться в сервисный центр. производитель аккумуляторов напрямую.

Уравнение кривой разряда аккумулятора

Уравнение кривой разряда батареи, лежащее в основе этих графиков, позволяет определить время работы батареи, найдя обратный наклон линии. Это работает, потому что единицы ватт-час, разделенные на ватты, дают вам часы работы. Облекая эти понятия в форму уравнения, можно написать E = C x Vavg для энергии E в ватт-часах, емкость в ампер-часах С и среднее напряжение разряда Vavg.

Ватт-часы обеспечивают удобный способ преобразования энергии разряда в другие формы энергии, поскольку умножение ватт-часов на 3600, чтобы получить ватт-секунды, дает вам энергию в джоулях. Джоули часто используются в других областях физики и химии, таких как тепловая энергия и тепло в термодинамике или энергия света в лазерной физике.

Помимо скорости разряда, полезны и другие измерения. Инженеры также измеряют мощность в единицах C, которые представляют собой емкость в ампер-часах, разделенную ровно на один час. Вы также можете напрямую конвертировать ватты в амперы, зная, что P = I x V для мощности P в ваттах, тока I в амперах и напряжения V в вольтах для батареи.

Например, аккумулятор на 4 В с номиналом 2 ампер-часа имеет емкость ватт-часа 2 Втч. Это измерение означает, что вы можете потреблять ток силой 2 ампера в течение одного часа или ток силой 1 ампер в течение двух часов. Соотношение между током и временем зависит друг от друга, что определяется номиналом в ампер-часах.

Если вам нужна помощь в поиске подходящей батареи для вашего применения, свяжитесь с одним из BSLBATT Литиевая батарея прикладные инженеры.