1. Battery capacity

Generally the capacity of the battery is determined by the amount of active material in the battery, usually expressed in milliampere-hour mAh or Ah. For example, 1000 mAh can be discharged for 1 h with a current of 1 A.

1.1 Understanding Battery Capacity: Rated vs. Actual vs. Theoretical

Battery capacity can be categorized into actual capacity, theoretical capacity, and rated capacity, based on different conditions.The capacity that a battery provides when discharged at a particular discharge rate at 25°C down to its terminal voltage is defined as the battery's capacity during design and production. This is termed the rated capacity for a given discharge rate RH.Battery capacity is typically measured in AH (Ampere-hours). Another method of measurement is in terms of CELL (per unit plate) in watts (W/CELL).

1. For Ah (Ampere-hours) calculations, you take the discharge current (constant current) I and multiply it by the discharge time (in hours) T. For instance, a 7AH battery discharged continuously at 0.35A can last for approximately 20 hours.
2. The standard charging time is 15 hours, and the charging current is 1/10 of the battery's capacity. Fast charging may reduce the battery's lifespan.

Battery capacity refers to the size of the stored electrical charge in a battery. The unit for battery capacity is "mAh", known in Chinese as milliampere-hours. For larger capacity batteries, such as lead-acid batteries, "Ah" (Ampere-hours) is generally used for convenience, where 1Ah = 1000mAh. If a battery has a rated capacity of 1300mAh, and you discharge the battery with a current of 130mA, the battery can operate for about 10 hours (1300mAh/130mA = 10h). If the discharge current is 1300mA, then the operational time drops to around 1 hour. These calculations assume ideal conditions, and actual device operation may vary based on components, like an LCD screen or flash in a digital camera, which can cause large variations in current. Hence, the actual operational time for a device powered by the battery can only be approximated, usually based on real-world experience.

1.2 Unit of Capacity

Typically, battery capacity is measured in ampere-hours (Ah), and this is determined for a specific battery in mind. For instance, the question might be: What's the capacity of this smartphone battery? Or, what's the capacity of this electric scooter battery? These queries are unique to each battery. When the battery voltage is already defined and one isn't considering the real-time voltage, merely stating the ampere-hours can represent the battery's capacity.However, when dealing with batteries of different voltages, one can't simply rely on ampere-hours to denote capacity. Take, for instance, a MANLY 12V 20AH battery and a MANLY 15V 20AH battery. Even though both have 20AH, when powering a device with the same load, the device will work just fine, but the duration of operation will differ. Hence, the standard capacity should be measured in terms of power.To illustrate further, consider a device that can support both 12V and 24V. If powered by a MANLY 12V 20AH battery, it can last for one hour. However, if two such batteries are connected in series, resulting in 24V 20AH, the ampere-hours remain unchanged, but the operational time doubles. In this context, the capacity should be viewed in terms of the power the battery can hold, not just the ampere-hours.Power (W) = Power (P) * Time (T) = Current (I) * Voltage (U) * Time (T).This approach to discussing battery capacity is more meaningful. One must be realistic and factual; otherwise, you might end up with the illogical claim that a smartphone battery has a larger capacity than an electric scooter battery, which is clearly unscientific.

2. Nominal voltage

La diferencia de potencial entre los electrodos positivos y negativos de la batería se denomina voltaje nominal de la batería. El voltaje nominal está determinado por el potencial de electrodo del material de la placa y la concentración del electrolito interno. El diagrama de descarga de la batería de litio es parabólico, con 4.3V que caen a 3.7V y 3.7V caída a 3.0V, los cuales cambian rápidamente. Solo el tiempo de descarga de aproximadamente 3.7 V es el más largo, que representa casi 3/4 del tiempo, por lo que el voltaje nominal de la batería de litio se refiere al voltaje que mantiene el tiempo de descarga más largo.

1. Batería de litio ternaria

El voltaje nominal de una celda de litio ternario es de 3.6V, con un rango de voltaje de funcionamiento entre 2.5V y 4.2V. Para una batería, multiplica el voltaje por el número de celdas en serie. Por ejemplo, para un paquete de baterías de litio ternary de la serie 10, el voltaje nominal se encuentra a 36 V, y el rango de voltaje de trabajo abarca de 25V a 42V.

2. Batería de fosfato de hierro y litio

The nominal voltage of a lithium iron phosphate cell is 3.2V, with an operational voltage range of 2.0V to 3.65V. Similarly, for the corresponding battery pack, you multiply by the number of cells in series. For example, a 15-series lithium iron phosphate battery pack has a nominal voltage of 48V, with a working voltage range of 30V to 54.75V.So, what are the implications of a low voltage for lithium batteries?It's recommended that lithium batteries be stored long-term with about 70% of their charge. If not in use for 3 to 6 months, it's advisable to cycle through one full charge and discharge. This benefits the overall lifespan of the battery pack.If stored for extended periods without use and at very low voltages, the materials in the lithium battery can be adversely affected. Their chemical reactivity might deteriorate, which in turn impacts the battery pack's lifespan.Lithium-ion batteries operate at voltages ranging from 2.5V to 4.2V. When the voltage drops below 2.5V, the battery discharge terminates, and due to the closing of the discharge circuit, the current loss of the internal protection circuit drops to its lowest. However, in real-world applications, due to variations in internal materials, the discharge termination voltage can range from 2.5V to 3.0V. When the voltage exceeds 4.2V, the charging circuit is terminated to ensure the battery's safety.

3. Charge termination voltage

Cuando la batería recargable está completamente cargada, el material activo en la placa del electrodo ha alcanzado un estado saturado, y el voltaje de la batería no aumentará cuando la batería continúe cargándose. El voltaje en este momento se llama el voltaje de fin de carga. La batería de litio ternario es de 4.2V, y la batería de fosfato de hierro de litio es de 3.65 V.

4. Discharge termination voltage

El voltaje del final de la descarga se refiere al voltaje más bajo permitido cuando se descarga la batería. El voltaje de terminación de descarga está relacionado con la tasa de descarga.

5. Internal resistance of the battery

La resistencia interna de la batería está determinada por la resistencia de la placa de electrodo y la resistencia del flujo de iones. Durante el proceso de carga y descarga, la resistencia del motor de imagen y la placa de electrodo no cambia, pero la resistencia del flujo de iones aumentará o disminuirá con la concentración del electrolito y los iones cargados. Y cambiar. Cuando disminuye el voltaje OCV de una batería de litio, la impedancia aumentará. Por lo tanto, al cargar a baja potencia (menos de 3V), se debe realizar precarga (carga de goteo) primero para evitar que demasiada corriente cause una generación excesiva de calor de la batería.Composición de la batería de litio Resistencia internaLa resistencia óhmica surge principalmente de los materiales del electrodo, el electrolito, la resistencia al separador, así como la resistencia de contacto de los coleccionistas de corriente y las conexiones de pestañas. Está relacionado con el tamaño, la estructura y la conexión de la batería. Esta resistencia puede clasificarse aún más en la polarización electroquímica y la polarización de la concentración. Currentemente, la mayor batería de litio de 18650 tiene una resistencia interna de alrededor de 12 miliohms, mientras que las típicas se cierran entre 13 y 15 miliohms. Dado que la impedancia puede afectar el rendimiento de la batería, en términos generales, 50 miliohms se consideran normales. Entre 50 y 100 miliohms, la batería permanece funcional, pero el rendimiento comienza a degradarse. Al exceder los 100 miliohms, es necesario el uso paralelo, y cualquier cosa superior a 200 miliohms es prácticamente inutilizable.Impactos de la batería de litio Resistencia internaTodos los factores que impiden el movimiento de iones de litio y electrones de un polo a otro dentro de la batería de litio contribuyen a su resistencia interna. Idealmente, cuanto menor sea la resistencia interna, mejor. Una mayor resistencia interna conduce a mayores pérdidas térmicas, evitando una alta descarga de corriente. Además, una alta resistencia interna significa que la batería se calienta durante el uso. Las temperaturas elevadas pueden hacer que el voltaje de funcionamiento de descarga de la batería caiga y su duración de descarga se acortará, lo que afecta severamente el rendimiento de la batería y la vida útil. En casos extremos, esto incluso puede presentar un riesgo de combustión espontánea.

6. Tasa de autodescarga

Se refiere al porcentaje de la capacidad total que se pierde automáticamente cuando la batería no está en uso durante un período de tiempo. En general, la tasa de autolargo de las baterías de iones de litio a temperatura ambiente es del 5%-8%.

6.1 ¿Cómo afecta la tasa de descarga la capacidad de la batería?

La tasa de descarga afecta directamente la capacidad efectiva de una batería. Específicamente, una tasa de descarga más alta puede disminuir la capacidad disponible, ya que la batería podría no poder mantener su capacidad nominal máxima durante las descargas rápidas. Por lo tanto, al evaluar la capacidad utilizable de una batería, la tasa de descarga debe tenerse en cuenta.

6.2 ¿Cuál es la tasa de descarga de las baterías de bicicleta eléctrica?

La tasa de descarga de las baterías de bicicleta eléctrica puede variar según la química y el diseño específicos de la batería. Las bicicletas eléctricas generalmente emplean baterías de iones de litio debido a su alta densidad y rendimiento de energía. Estas baterías generalmente demuestran una tasa de descarga que varía de 1C a 4C o incluso más. Para ilustrar, una batería de 1AH con una tasa de descarga de 10c puede entregar una corriente de descarga continua de 10 amperios, mientras que una tasa de 4C permitiría una corriente de descarga continua de 40 amperios.

6.3 ¿Qué se considera una alta tasa de descarga para las baterías de litio?

Para las baterías de litio, una tasa de descarga típicamente considerada "alta" comienza en 1C y más. Sin embargo, es importante tener en cuenta que lo que se considera una alta tasa de descarga específica puede variar según el diseño de la batería, la composición química y la aplicación prevista.

6.4 ¿Cuál es una buena tasa de descarga para las baterías?

Una tasa C óptima para una batería depende de las demandas específicas de su aplicación. Por lo general, una tasa de descarga que facilita la transferencia de potencia eficiente sin estresar demasiado la batería se considera favorable. Se recomienda consultar las especificaciones y pautas del fabricante para determinar la mejor tasa de descarga para una batería en particular.

6.5 ¿Cómo se calcula la tasa C?

C-tasa (C) = Corriente de carga o descarga en Amperios (a) / Capacidad nominal de la batería (AH) profundizar en un ejemplo que involucre una batería de litio de 100Ah: 1C representa una corriente de descarga de 100 amperios, lo que significa que la batería puede proporcionar una descarga continua de 100 amperios durante una hora. En términos más simples, puede manejar una corriente de carga de 100 amperios durante 60 minutos. Si aumentamos la tasa C a 2C, la corriente de descarga se convierte en 200 amperios. Esto significa que la batería ahora puede proporcionar una corriente de descarga de 200 amperios, pero durante una duración reducida. A una velocidad de 2C, la batería puede mantener una corriente de carga de 200 amperios durante 30 minutos o media hora. En la otra mano, reduciendo la tasa C a 0.5c da como resultado una corriente de descarga de 50 amperios. A una velocidad de 0.5c, la batería puede entregar una corriente de descarga de 50 amperios, prolongando así el período de descarga. En estas condiciones, la batería puede soportar una corriente de carga de 50 amperios durante 2 horas o 120 minutos. Al evaluar el rendimiento y la capacidad de las baterías de litio, la tasa C se destaca como un factor crucial ya que determina tanto la corriente de descarga disponible como la duración de descarga correspondiente.