Hur man förstår urladdningshastighet och litiumbatteri

Vad är C-rate?

C-hastigheten är en enhet för att deklarera ett strömvärde som används för att uppskatta och/eller beteckna batteriets förväntade effektiva tid under variabla laddnings-/urladdningsförhållanden.Laddnings- och urladdningsströmmen för ett batteri mäts i C-hastighet.De flesta bärbara batterier är klassade till 1C.

Observera hur laddnings- och urladdningshastigheterna skalas och varför det är viktigt.

Laddnings- och urladdningshastigheter för ett batteri styrs av C-hastigheter.Kapaciteten hos ett batteri är vanligen klassad till 1C, vilket innebär att ett fulladdat batteri klassat till 1Ah bör ge 1A i en timme.Samma batteri som laddas ur vid 0,5C ska ge 500mA i två timmar, och vid 2C levererar det 2A i 30 minuter.Förluster vid snabba urladdningar minskar urladdningstiden och dessa förluster påverkar även laddningstiderna.

En C-hastighet på 1C är också känd som en timmes urladdning;0,5C eller C/2 är en tvåtimmars urladdning och 0,2C eller C/5 är en 5-timmars urladdning.Vissa högpresterande batterier kan laddas och laddas ur över 1C med måttlig stress.Tabell 1 illustrerar de typiska tiderna vid olika C-hastigheter.

För att beräkna belastningsströmvärde med laddning/urladdningshastighet kan det erhållas genom;

∴ C-Rate (C) = Laddnings- eller urladdningsström (A) / Batteriets nominella kapacitet

Dessutom kan den förväntade tillgängliga tiden för batteriet på en given urladdningskapacitet erhållas genom;

∴ Använd timme av batteriet = Urladdningskapacitet (Ah) / Urladdningsström (A)

Urladdningsförmåga hos en högeffekt litiumcell .

[Exempel] I högeffektsprodukter är den nominella kapaciteten för SLPB11043140H-modellen 4,8Ah.En litiumjon NMC-cell.

1. Vad är 1C-urladdningsströmtillståndet i denna modell?

∴ Laddning (eller urladdning) Ström (A) = Batteriets nominella kapacitet * C-hastighet = 4,8 * 1(C) = 4,8 A

Det betyder att batteriet är tillgängligt i 1 timme vid detta nuvarande urladdningstillstånd.

2. Urladdningsströmvärdet under 20C urladdningstillstånd är 4,8(A)*20(C)=96A. Detta batteri avslöjar den utmärkta prestandan även om batteriet laddar ur 20C urladdningstillstånd.Följande är den tillgängliga tiden för batteriet när kapaciteten för ett batteri visar 4,15Ah

∴ Använda timmar (h) = Urladdad kapacitet(Ah) / Tillämpad ström(A) = 4,15(Ah) / 96(A) ≒ 0,043 timmar ≒ 2,6 minuter med 96A

Det betyder att batteriet kan användas i 2,6 minuter (0,043h) med en belastningsström på 96A

Förstå batterikapacitet

Urladdningshastigheten ger dig utgångspunkten för att bestämma kapaciteten hos ett batteri som krävs för att driva olika elektriska enheter.Produkten I xt är laddningen Q, i coulombs, som avges av batteriet.Ingenjörer föredrar vanligtvis att använda amperetimmar för att mäta urladdningshastigheten med tiden t i timmar och ström I i ampere.

Utifrån detta kan du förstå batterikapaciteten genom att använda värden som wattimmar (Wh) som mäter batteriets kapacitet eller urladdningsenergi i termer av en watt, en effektenhet.Ingenjörer använder Ragone-plotten för att utvärdera watt-timmarskapaciteten hos batterier gjorda av nickel och litium.Ragone-plotterna visar hur man laddar ur effekten (i watt) faller av när urladdningsenergin (Wh) ökar.Diagrammen visar detta omvända samband mellan de två variablerna.

Dessa plotter låter dig använda batterikemin för att mäta effekten och urladdningshastigheten för olika typer av batterier inklusive litium-järn-fosfat (LFP) , litium-manganoxid (LMO) , och nickel mangan kobolt (NMC).

Hur hittar man ett C-värde för ett batteri?

Mindre batterier är vanligtvis klassade till 1C-klassificeringen, som också kallas entimmeshastigheten.Till exempel, om ditt batteri är märkt 3000mAh vid en timmes hastighet, är 1C-klassningen 3000mAh.Du hittar vanligtvis C-hastigheten för ditt batteri på dess etikett och på batteridatabladet.Olika batterikemier visar ibland olika C-hastigheter, till exempel är blybatterier i allmänhet klassade för en mycket låg urladdningshastighet, ofta 0,05C, eller en 20-timmarshastighet.Kemin och designen av ditt batteri kommer att avgöra den maximala C-hastigheten för ditt batteri, litiumbatterier kan till exempel tolerera mycket högre urladdnings C-hastigheter än andra kemier som alkaliska.Om du inte kan hitta batteriets C-klassificering på etiketten eller databladet rekommenderar vi att du kontaktar batteritillverkare direkt.

Ekvation för batteriurladdningskurva

Batteriurladdningskurvans ekvation som ligger till grund för dessa plotter låter dig bestämma ett batteris drifttid genom att hitta linjens inversa lutning.Detta fungerar eftersom enheter för watt-timmar dividerat med watt ger dig timmar av körtiden.Genom att sätta dessa begrepp i ekvationsform kan du skriva E = C x Vavg för energi E i wattimmar, kapacitet i ampere-timmar C och Vavg medelspänning för urladdningen.

Wattimmar ger ett bekvämt sätt att omvandla från urladdningsenergi till andra energiformer eftersom multiplicera wattimmar med 3600 för att få wattsekunder ger dig energin i enheter av joule.Joule används ofta inom andra områden av fysik och kemi som termisk energi och värme för termodynamik eller ljusets energi i laserfysik.

Några andra olika mätningar är till hjälp vid sidan av urladdningshastigheten.Ingenjörer mäter också effektkapaciteten i enheter av C, vilket är amperetimmens kapacitet dividerat med exakt en timme.Du kan också konvertera direkt från watt till ampere med vetskap om att P = I x V för effekt P i watt, ström I i ampere och spänning V i volt för ett batteri.

Till exempel har ett 4 V-batteri med 2 amp-timmars kapacitet en watt-timmars kapacitet på 2 Wh.Denna mätning innebär att du kan dra ström vid 2 ampere under en timme eller så kan du dra en ström vid en enda ampere i två timmar.Förhållandet mellan ström och tid beror båda på varandra, vilket ges av amp-timmarsklassificeringen.

Om du behöver hjälp med att hitta rätt batteri för din applikation, kontakta någon av de BSLBATT litiumbatteri applikationsingenjörer.