Ako pochopiť rýchlosť vybíjania a lítiovú batériu

Čo je to C-rate?

C-rate je jednotka na deklarovanie aktuálnej hodnoty, ktorá sa používa na odhad a/alebo určenie očakávanej efektívnej doby batérie pri premenlivých podmienkach nabitia/vybitia.Nabíjací a vybíjací prúd batérie sa meria v C-rate.Väčšina prenosných batérií je dimenzovaná na 1C.

Sledujte, ako sa miera nabíjania a vybíjania mení a prečo je to dôležité.

Rýchlosti nabíjania a vybíjania batérie sa riadia hodnotami C.Kapacita batérie je bežne hodnotená na 1C, čo znamená, že plne nabitá batéria s hodnotou 1Ah by mala poskytovať 1A po dobu jednej hodiny.Rovnaká batéria vybíjajúca sa pri 0,5 °C by mala poskytnúť 500 mA na dve hodiny a pri 2 °C dodáva 2A po dobu 30 minút.Straty pri rýchlom vybíjaní skracujú čas vybíjania a tieto straty ovplyvňujú aj časy nabíjania.

C-rate 1C je tiež známy ako jednohodinový výboj;0,5C alebo C/2 je dvojhodinové vybíjanie a 0,2C alebo C/5 je 5-hodinové vybíjanie.Niektoré vysokovýkonné batérie možno nabíjať a vybíjať pri teplote vyššej ako 1C pri miernom namáhaní.Tabuľka 1 ilustruje typické časy pri rôznych rýchlostiach C.

Ak chcete vypočítať hodnotu záťažového prúdu s rýchlosťou nabíjania / vybíjania, možno ju získať pomocou;

∴ C-Rate (C) = nabíjací alebo vybíjací prúd (A) / menovitá kapacita batérie

Očakávaný dostupný čas batérie pri danej kapacite vybitia možno získať aj pomocou;

∴ Použitá hodina batérie = kapacita vybíjania (Ah) / vybíjací prúd (A)

Vypúšťacia schopnosť a vysokovýkonný lítiový článok .

[Príklad] Vo vysokovýkonných produktoch je menovitá kapacita modelu SLPB11043140H 4,8 Ah.Lítium-iónový článok NMC.

1. Aký je stav vybíjacieho prúdu 1C v tomto modeli?

∴ Nabíjanie (alebo vybíjanie) Prúd (A) = Menovitá kapacita batérie * C-rate = 4,8 * 1 (C) = 4,8 A

Znamená to, že pri tomto aktuálnom stave vybitia je batéria k dispozícii 1 hodinu.

2. Hodnota vybíjacieho prúdu pri vybíjaní 20°C je 4,8(A)*20(C)=96A Táto batéria vykazuje vynikajúci výkon, aj keď sa vybíja pri 20°C.Nasleduje dostupný čas batérie, keď kapacita batérie ukazuje 4,15 Ah

∴ Hodiny používania (h) = vybitá kapacita (Ah) / Použitý prúd (A) = 4,15 (Ah) / 96 (A) ≒ 0,043 hodiny ≒ 2,6 minúty s 96 A

To znamená, že batériu je možné používať 2,6 minúty (0,043 h) so zaťažovacím prúdom 96 A

Pochopenie kapacity batérie

Rýchlosť vybíjania vám poskytuje východiskový bod na určenie kapacity batérie potrebnej na prevádzku rôznych elektrických zariadení.Súčin I xt je náboj Q, v coulombách, vydávaný batériou.Inžinieri zvyčajne uprednostňujú použitie ampérhodin na meranie rýchlosti vybíjania pomocou času t v hodinách a prúdu I v ampéroch.

Z toho môžete pochopiť kapacitu batérie pomocou hodnôt ako watthodiny (Wh) ktoré merajú kapacitu batérie alebo energiu vybíjania vo wattoch, jednotke výkonu.Inžinieri používajú Ragonov graf na vyhodnotenie watthodinovej kapacity batérií vyrobených z niklu a lítia.Grafy Ragone ukazujú, ako výkon vybíjania (vo wattoch) klesá so zvyšujúcou sa energiou vybíjania (Wh).Grafy ukazujú tento inverzný vzťah medzi týmito dvoma premennými.

Tieto grafy vám umožňujú použiť chémiu batérie na meranie výkonu a rýchlosti vybíjania rôznych typov batérií vrátane lítium-železo-fosfát (LFP) , oxid lítium-mangánový (LMO) , a nikel-mangán kobalt (NMC).

Ako nájsť hodnotenie C batérie？

Menšie batérie sú bežne hodnotené hodnotením 1C, čo je tiež známe ako hodinová sadzba.Napríklad, ak je vaša batéria označená ako 3 000 mAh pri hodinovej frekvencii, potom je hodnotenie 1C 3 000 mAh.Hodnotu C vašej batérie vo všeobecnosti nájdete na jej štítku a v údajovom liste batérie.Rôzne chemické zloženie batérií niekedy zobrazuje rôzne hodnoty C, napríklad olovené batérie sú všeobecne hodnotené pri veľmi nízkej rýchlosti vybíjania, často 0,05 C alebo 20-hodinovej rýchlosti.Chémia a dizajn vašej batérie určia maximálnu rýchlosť C vašej batérie, lítiové batérie napríklad dokážu tolerovať oveľa vyššie rýchlosti vybíjania C ako iné chemické látky, ako napríklad alkalické.Ak nemôžete nájsť hodnotenie batérie C na štítku alebo údajovom liste, odporúčame vám kontaktovať výrobca batérie priamo.

Rovnica krivky vybitia batérie

Rovnica krivky vybitia batérie, ktorá je základom týchto grafov, vám umožňuje určiť dobu prevádzky batérie nájdením inverzného sklonu čiary.Funguje to tak, že jednotky watthodiny delené wattmi vám poskytujú hodiny behu.Uvedením týchto pojmov do tvaru rovnice môžete písať E = C x Vavg pre energiu E vo watthodinách, kapacita v ampérhodinách C a Vavg priemerné napätie výboja.

Watthodiny poskytujú pohodlný spôsob premeny energie z výboja na iné formy energie, pretože vynásobením watthodiny číslom 3600 získate wattsekundy, čím získate energiu v jednotkách joulov.Jouly sa často používajú v iných oblastiach fyziky a chémie, ako je tepelná energia a teplo pre termodynamiku alebo energia svetla v laserovej fyzike.

Okrem rýchlosti vybíjania je užitočných niekoľko ďalších rôznych meraní.Inžinieri tiež merajú výkon v jednotkách C, čo je ampérhodinová kapacita vydelená presne jednou hodinou.Môžete tiež previesť priamo z wattov na ampéry s vedomím, že P = I x V pre výkon P vo wattoch, prúd I v ampéroch a napätie V vo voltoch pre batériu.

Napríklad 4 V batéria s 2 ampérhodinovou kapacitou má watthodinovú kapacitu 2 Wh.Toto meranie znamená, že môžete odoberať prúd pri 2 ampéroch počas jednej hodiny alebo môžete odoberať prúd pri jednom zosilňovači počas dvoch hodín.Vzťah medzi prúdom a časom závisí jeden od druhého, ako je dané ampérhodinovým hodnotením.

Ak potrebujete pomoc pri hľadaní správnej batérie pre vašu aplikáciu, obráťte sa na jedného z nich Lítiová batéria BSLBATT aplikačných inžinierov.