วิธีทำความเข้าใจอัตราการคายประจุและแบตเตอรี่ลิเธียม

อัตรา C คืออะไร?

อัตรา C เป็นหน่วยในการประกาศค่าปัจจุบันซึ่งใช้ในการประมาณและ/หรือกำหนดเวลาที่คาดหวังของแบตเตอรี่ภายใต้สภาวะการชาร์จ/คายประจุที่เปลี่ยนแปลงได้ กระแสไฟชาร์จและคายประจุของแบตเตอรี่วัดด้วยอัตรา C แบตเตอรี่แบบพกพาส่วนใหญ่อยู่ที่ 1C ที่ อัตรา c ของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน เป็นพารามิเตอร์สำคัญที่กำหนดเอาท์พุตกำลัง ความจุ และอายุการใช้งาน การทำความเข้าใจและการปรับอัตรา C อย่างเหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญในการสร้างสมดุลระหว่างข้อกำหนดการส่งพลังงานของแอปพลิเคชันเฉพาะกับอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนาน เมื่อพิจารณาปัจจัยต่างๆ เช่น ข้อกำหนดการใช้งาน การออกแบบแบตเตอรี่ การจัดการอุณหภูมิ และโปรโตคอลการชาร์จและการคายประจุที่เหมาะสม ทำให้สามารถจัดการอัตรา C ได้อย่างมีประสิทธิภาพเพื่อให้มั่นใจถึงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่เหมาะสมที่สุด

สังเกตวิธีการปรับขนาดอัตราการชาร์จและการคายประจุ และเหตุใดจึงมีความสำคัญ

อัตราการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่อยู่ภายใต้อัตรา C โดยทั่วไปความจุของแบตเตอรี่อยู่ที่ 1C ซึ่งหมายความว่าแบตเตอรี่ที่ชาร์จจนเต็มพิกัด 1Ah ควรมีความจุ 1A เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง การคายประจุแบตเตอรี่เดียวกันที่ 0.5C ควรให้กระแสไฟ 500mA เป็นเวลาสองชั่วโมง และที่อุณหภูมิ 2C จะให้กระแสไฟ 2A เป็นเวลา 30 นาที การสูญเสียจากการคายประจุที่รวดเร็วจะช่วยลดเวลาในการคายประจุ และความสูญเสียเหล่านี้ยังส่งผลต่อเวลาในการชาร์จอีกด้วย

อัตรา C เท่ากับ 1C เรียกอีกอย่างว่าการปล่อยประจุหนึ่งชั่วโมง 0.5C หรือ C/2 คือการคายประจุเป็นเวลา 2 ชั่วโมง และ 0.2C หรือ C/5 คือการคายประจุ 5 ชั่วโมง แบตเตอรี่ประสิทธิภาพสูงบางรุ่นสามารถชาร์จและคายประจุได้สูงกว่า 1C โดยมีความเครียดปานกลาง ตารางที่ 1 แสดงเวลาปกติที่อัตรา C ต่างๆ

ในการคำนวณค่ากระแสโหลดด้วยอัตราการชาร์จ/คายประจุ สามารถรับได้โดย;

∴ C-Rate (C) = กระแสประจุหรือกระแสคายประจุ (A) / พิกัดความจุของแบตเตอรี่

นอกจากนี้ สามารถรับเวลาที่คาดหวังของแบตเตอรี่ตามความสามารถในการคายประจุที่กำหนดได้โดย

∴ ชั่วโมงที่ใช้ไปของแบตเตอรี่ = ความสามารถในการคายประจุ (Ah) / กระแสคายประจุ (A)

ความสามารถในการคายประจุของ เซลล์ลิเธียมกำลังสูง -

[ตัวอย่าง] ในผลิตภัณฑ์กำลังสูง ความจุพิกัดของรุ่น SLPB11043140H คือ 4.8Ah เซลล์ NMC ลิเธียมไอออน

1. สภาพกระแสไฟคายประจุ 1C ในรุ่นนี้เป็นอย่างไร?

∴ กระแสไฟชาร์จ (หรือการคายประจุ) (A) = พิกัดความจุของแบตเตอรี่ * อัตรา C = 4.8 * 1(C) = 4.8 A

หมายความว่าแบตเตอรี่จะใช้งานได้ 1 ชั่วโมงตามเงื่อนไขการคายประจุปัจจุบันนี้

2. ค่ากระแสการคายประจุภายใต้สภาวะการคายประจุ 20C คือ 4.8(A)*20(C)=96A แบตเตอรี่นี้เผยให้เห็นประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมแม้ว่าแบตเตอรี่จะคายประจุในสภาวะการคายประจุ 20C ก็ตาม ต่อไปนี้เป็นเวลาที่ใช้ได้ของแบตเตอรี่เมื่อความจุของแบตเตอรี่แสดง 4.15Ah

∴ ชั่วโมงที่ใช้ (h) = ความจุที่คายประจุได้(Ah) / กระแสไฟที่ใช้(A) = 4.15(Ah) / 96(A) ≒ 0.043ชั่วโมง ≒ 2.6 นาที ด้วย 96A

หมายความว่าแบตเตอรี่สามารถใช้งานได้นาน 2.6 นาที (0.043 ชม.) โดยมีกระแสโหลด 96A

ทำความเข้าใจเกี่ยวกับความจุของแบตเตอรี่

อัตราการคายประจุจะเป็นจุดเริ่มต้นในการกำหนดความจุของแบตเตอรี่ที่จำเป็นในการใช้งานอุปกรณ์ไฟฟ้าต่างๆ ผลิตภัณฑ์ I xt คือประจุ Q มีหน่วยเป็นคูลอมบ์ที่ปล่อยออกมาจากแบตเตอรี่ โดยทั่วไปวิศวกรมักชอบใช้แอมป์-ชั่วโมงในการวัดอัตราการคายประจุโดยใช้เวลา t เป็นชั่วโมง และกระแส I เป็นแอมป์

จากนี้ คุณสามารถเข้าใจความจุของแบตเตอรี่โดยใช้ค่าต่างๆ เช่น วัตต์-ชั่วโมง (Wh) ซึ่งวัดความจุหรือพลังงานการคายประจุของแบตเตอรี่ในรูปของวัตต์ซึ่งเป็นหน่วยของกำลัง วิศวกรใช้แผนภาพ Ragone เพื่อประเมินความจุวัตต์-ชั่วโมงของแบตเตอรี่ที่ทำจากนิกเกิลและลิเธียม แผน Ragone แสดงวิธีการคายประจุพลังงาน (เป็นวัตต์) ลดลงเมื่อพลังงานคายประจุ (Wh) เพิ่มขึ้น โครงเรื่องแสดงความสัมพันธ์แบบผกผันระหว่างตัวแปรทั้งสอง

แผนเหล่านี้ช่วยให้คุณใช้เคมีของแบตเตอรี่เพื่อวัดกำลังและอัตราการคายประจุของแบตเตอรี่ประเภทต่างๆ รวมถึง ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) - ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LMO) , และ นิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ (NMC)

จะค้นหาระดับ C ของแบตเตอรี่ได้อย่างไร？

โดยทั่วไปแบตเตอรี่ขนาดเล็กกว่าจะได้รับการจัดอันดับที่ระดับ 1C ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าอัตราหนึ่งชั่วโมง ตัวอย่างเช่น หากแบตเตอรี่ของคุณมีป้ายกำกับว่า 3000mAh ในอัตราหนึ่งชั่วโมง ระดับ 1C จะเป็น 3000mAh โดยทั่วไปคุณจะพบอัตรา C ของแบตเตอรี่บนฉลากและบนเอกสารข้อมูลแบตเตอรี่ บางครั้งเคมีของแบตเตอรี่ที่แตกต่างกันจะแสดงอัตรา C ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น โดยทั่วไปแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจะมีอัตราการคายประจุต่ำมาก ซึ่งมักจะอยู่ที่ 0.05C หรืออัตรา 20 ชั่วโมง เคมีและการออกแบบแบตเตอรี่ของคุณจะเป็นตัวกำหนดอัตรา C สูงสุดของแบตเตอรี่ของคุณ ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ลิเธียมสามารถทนต่อการคายประจุ C ที่สูงกว่าสารเคมีอื่นๆ เช่น อัลคาไลน์ หากคุณไม่พบระดับ C ของแบตเตอรี่บนฉลากหรือเอกสารข้อมูล เราขอแนะนำให้ติดต่อ ผู้ผลิตแบตเตอรี่ โดยตรง.

สมการเส้นโค้งการคายประจุแบตเตอรี่

สมการเส้นโค้งการคายประจุของแบตเตอรี่ที่อยู่ภายใต้แผนเหล่านี้ทำให้คุณสามารถกำหนดเวลารันไทม์ของแบตเตอรี่ได้โดยการค้นหาความชันผกผันของเส้น วิธีนี้ได้ผลเพราะหน่วยวัตต์-ชั่วโมงหารด้วยวัตต์จะทำให้คุณมีชั่วโมงรันไทม์ คุณสามารถเขียนแนวคิดเหล่านี้ในรูปแบบสมการได้ E = C x Vavg สำหรับพลังงาน E มีหน่วยเป็นวัตต์-ชั่วโมง ความจุในหน่วยแอมป์-ชั่วโมง C และแรงดันไฟฟ้าเฉลี่ย Vavg ของการคายประจุ

วัตต์-ชั่วโมงเป็นวิธีที่สะดวกในการแปลงพลังงานที่ปล่อยออกมาเป็นพลังงานรูปแบบอื่นๆ เนื่องจากการคูณวัตต์-ชั่วโมงด้วย 3600 เพื่อให้ได้วัตต์-วินาทีจะทำให้คุณได้พลังงานในหน่วยจูล จูลมักใช้ในด้านอื่นๆ ของฟิสิกส์และเคมี เช่น พลังงานความร้อนและความร้อนสำหรับอุณหพลศาสตร์ หรือพลังงานแสงในฟิสิกส์เลเซอร์

การวัดเบ็ดเตล็ดอื่นๆ สองสามอย่างมีประโยชน์ควบคู่ไปกับอัตราการไหลออก วิศวกรยังวัดความสามารถด้านพลังงานในหน่วย C ซึ่งก็คือความจุแอมป์-ชั่วโมงหารด้วยหนึ่งชั่วโมงอย่างแม่นยำ คุณยังสามารถแปลงจากวัตต์เป็นแอมป์ได้โดยตรง โดยที่ P = I x V สำหรับกำลัง P เป็นวัตต์ I กระแสเป็นแอมป์ และแรงดันไฟฟ้า V เป็นโวลต์สำหรับแบตเตอรี่

ตัวอย่างเช่น แบตเตอรี่ 4 V ที่มีพิกัด 2 แอมป์-ชั่วโมง จะมีความจุวัตต์-ชั่วโมงอยู่ที่ 2 Wh การวัดนี้หมายความว่าคุณสามารถวาดกระแสที่ 2 แอมป์เป็นเวลาหนึ่งชั่วโมง หรือคุณสามารถวาดกระแสที่แอมป์เดียวเป็นเวลาสองชั่วโมง ความสัมพันธ์ระหว่างปัจจุบันและเวลาขึ้นอยู่กับกันและกัน ตามที่กำหนดโดยพิกัดแอมป์-ชั่วโมง

หากคุณต้องการความช่วยเหลือในการค้นหาแบตเตอรี่ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานของคุณ โปรดติดต่อหนึ่งในนั้น แบตเตอรี่ลิเธียม BSLBATT วิศวกรประยุกต์