1. Capacità della batteria

Generalmente la capacità della batteria è determinata dalla quantità di materiale attivo nella batteria, di solito espressa in MAH o AH milliampere. Ad esempio, 1000 mAh possono essere dimessi per 1 ora con una corrente di 1 A.

1.1 Comprensione della capacità della batteria: classificato vs. effettivo vs. teorico

La capacità della batteria può essere classificata in capacità effettiva, capacità teorica e capacità nominale, basata su diverse condizioni. La capacità fornita da una batteria quando è scaricata a una particolare velocità di scarica a 25 ° C fino alla sua tensione terminale è definita come capacità della batteria durante la progettazione e la produzione. Questa è definita la capacità nominale per un determinato tasso di scarico RH. La capacità della batteria è in genere misurata in AH (Ampere-Hour). Un altro metodo di misurazione è in termini di cella (per unità di piastra) in watt (w/cella).

1. Per i calcoli AH (Ampere-Hour), si prende la corrente di scarica (corrente costante) I e si moltiplicano per il tempo di scarico (in ore) T. Ad esempio, una batteria a 7Ah scaricata continuamente a 0,35a può durare per circa 20 ore.
2. Il tempo di ricarica standard è di 15 ore e la corrente di ricarica è 1/10 della capacità della batteria. La ricarica rapida può ridurre la durata della batteria.

La capacità della batteria si riferisce alle dimensioni della carica elettrica immagazzinata in una batteria. L'unità per la capacità della batteria è "MAH", conosciuta in cinese come milliampere ore. Per batterie a maggiore capacità, come le batterie al piombo-acido, "AH" (Ampere-Hour) viene generalmente utilizzato per comodità, dove 1AH = 1000 mAh. Se una batteria ha una capacità nominale di 1300 mAh e scaricare la batteria con una corrente di 130 mA, la batteria può funzionare per circa 10 ore (1300 mAh/130 mA = 10H). Se la corrente di scarica è 1300 mA, il tempo operativo scende a circa 1 ora. Questi calcoli assumono condizioni ideali e il funzionamento effettivo del dispositivo può variare in base a componenti, come uno schermo LCD o il flash in una fotocamera digitale, che può causare grandi variazioni di corrente. Pertanto, il tempo operativo effettivo per un dispositivo alimentato dalla batteria può essere approssimato, generalmente basato sull'esperienza del mondo reale.

1.2 Unità di capacità

In genere, la capacità della batteria viene misurata in Ampere-Hour (AH), e questo è determinato per una batteria specifica in mente. Ad esempio, la domanda potrebbe essere: qual è la capacità di questa batteria per smartphone? Oppure, qual è la capacità di questa batteria scooter elettrica? Queste domande sono uniche per ogni batteria. Quando la tensione della batteria è già definita e si sta prendendo in considerazione la tensione in tempo reale, solo affermare che le ore di ampere possono rappresentare la capacità della batteria. Tuttavia, quando si tratta di batterie di diverse tensioni, non si può semplicemente fare affidamento su ampere-ore per indicare la capacità. Prendi, ad esempio, aBatteria Manly 12V 20Ahe una batteria virile da 15v 20v. Anche se entrambi hanno 20ah, quando si alimentano un dispositivo con lo stesso carico, il dispositivo funzionerà bene, ma la durata del funzionamento differirà. Pertanto, la capacità standard dovrebbe essere misurata in termini di potenza. Per illustrare ulteriormente, considera un dispositivo in grado di supportare sia 12 V che 24 V. Se alimentato da una batteria Manly 12V 20Ah, può durare per un'ora. Tuttavia, se due di queste batterie sono collegate in serie, risultando in 24 V 20ah, le ore di ampere rimangono invariate, ma il tempo operativo raddoppia. In questo contesto, la capacità dovrebbe essere visualizzata in termini di alimentazione che la batteria può contenere, non solo l'ampere-ora.power (w) = alimentazione (p) * time (t) = corrente (i) * tensione (u) * tempo (t). Questo approccio alla discussione della capacità della batteria è più significativo. Bisogna essere realistici e fattuali; Altrimenti, potresti finire con l'affermazione illogica che una batteria per smartphone ha una capacità maggiore di una batteria di scooter elettriche, che è chiaramente non scientifica.

2. Tensione nominale

La differenza potenziale tra gli elettrodi positivi e negativi della batteria è chiamata tensione nominale della batteria. La tensione nominale è determinata dal potenziale dell'elettrodo del materiale della piastra e dalla concentrazione dell'elettrolita interno. Il diagramma di scarico della batteria al litio è parabolico, con 4,3 V che scende a 3,7 V e 3,7 V che scende a 3,0 V, entrambi i quali cambiano rapidamente. Solo il tempo di scarico di circa 3,7 V è il più lungo, che rappresenta quasi 3/4 del tempo, quindi la tensione nominale della batteria al litio si riferisce alla tensione che mantiene il tempo di scarico più lungo.

1. Batteria al litio ternario

La tensione nominale di una cella di litio ternario è di 3,6 V, con un intervallo di tensione operativo compreso tra 2,5 V e 4,2 V. Per un pacco batteria, moltiplichi la tensione per il numero di celle in serie. Ad esempio, per una batteria al litio ternario a 10 serie, la tensione nominale si attesta a 36 V e l'intervallo di tensione di lavoro si estende da 25 V a 42 V.

2. Batteria fosfato di ferro al litio

La tensione nominale di una cellula di fosfato di ferro al litio è 3,2 V, con un intervallo di tensione operativa da 2,0 V a 3,65 V. Allo stesso modo, per il corrispondente pacco batteria, si moltiplica per il numero di celle in serie. Ad esempio, un pacco batteria al fosfato di ferro al litio di 15 serie ha una tensione nominale di 48 V, con un intervallo di tensione di lavoro da 30 V a 54,75 V.So, quali sono le implicazioni di una bassa tensione per le batterie al litio? Si raccomanda di essere immagazzinata le batterie al litio con circa il 70% della loro carica. Se non in uso per 3-6 mesi, è consigliabile scorrere attraverso una carica completa e scarica. Ciò avvantaggia la durata complessiva del pacco batteria. La loro reattività chimica potrebbe deteriorarsi, il che a sua volta influisce sulla durata della durata del pacco batteria. Le batterie agli ioni di litio funzionano a tensioni che vanno da 2,5 V a 4,2 V. Quando la tensione scende al di sotto di 2,5 V, la scarica della batteria termina e, a causa della chiusura del circuito di scarico, la perdita di corrente del circuito di protezione interna diminuisce al più basso. Tuttavia, nelle applicazioni del mondo reale, a causa delle variazioni dei materiali interni, la tensione di terminazione della scarica può variare da 2,5 V a 3,0 V. Quando la tensione supera 4,2 V, il circuito di ricarica viene terminato per garantire la sicurezza della batteria.

3. Tensione di terminazione di carica

Quando la batteria ricaricabile è completamente carica, il materiale attivo sulla piastra dell'elettrodo ha raggiunto uno stato saturo e la tensione della batteria non aumenterà quando la batteria continua a essere caricata. La tensione in questo momento è chiamata tensione di fine carica. La batteria al litio ternario è di 4,2 V e la batteria del fosfato di ferro al litio è di 3,65 V.

4. Tensione di terminazione di scarico

La tensione di fine scarica si riferisce alla tensione più bassa consentita quando la batteria viene scaricata. La tensione di terminazione della scarica è correlata alla velocità di scarico.

5. Resistenza interna della batteria

La resistenza interna della batteria è determinata dalla resistenza della piastra dell'elettrodo e dalla resistenza del flusso ionico. Durante il processo di ricarica e scarica, la resistenza del motore di immagine e della piastra dell'elettrodo è invariata, ma la resistenza del flusso ionico aumenterà o diminuirà con la concentrazione dell'elettrolita e degli ioni carichi. E cambiare. Quando la tensione OCV di una batteria al litio diminuisce, l'impedenza aumenterà. Pertanto, durante la ricarica a bassa potenza (inferiore a 3V), la pre-carica (ricarica di rivo) deve essere eseguita per prima per impedire a troppa corrente di causare un'eccessiva generazione di calore della batteria.Composizione della batteria al litio Resistenza internaLa resistenza ohmica deriva principalmente dai materiali dell'elettrodo, dall'elettrolita, dalla resistenza al separatore e dalla resistenza di contatto dei collezionisti di corrente e dai collegamenti a schede. È correlato alle dimensioni della batteria, alla struttura e ai metodi di connessione. La resistenza alla polarizzazione, che emerge istantaneamente quando viene applicata la corrente, rappresenta la tendenza cumulativa di vari barriere all'interno della batteria che impedisce agli ioni caricati di raggiungere le loro destinazioni. Questa resistenza può essere ulteriormente classificata in polarizzazione elettrochimica e polarizzazione della concentrazione. Attualmente, la straordinaria batteria al litio 18650 ha una resistenza interna di circa 12 millihms, mentre quelle tipiche si librano tra 13 e 15 miliahm. Dato che l'impedenza può influire sulle prestazioni della batteria, in generale, 50 millihms sono considerati normali. Tra 50 e 100 millihms, la batteria rimane funzionale, ma le prestazioni iniziano a degradare. Quando superano i 100 millihm, è necessario un uso parallelo e qualsiasi cosa superiore a 200 millihms è praticamente inutilizzabile.Impatti della batteria al litio Resistenza internaTutti i fattori che impediscono il movimento di ioni al litio ed elettroni da un polo all'altro all'interno della batteria al litio contribuiscono alla sua resistenza interna. Idealmente, minore è la resistenza interna, meglio è. Una maggiore resistenza interna porta ad un aumento delle perdite termiche, prevenendo un'elevata scarica di corrente. Inoltre, un'elevata resistenza interna significa che la batteria si riscalda durante l'uso. Temperature elevate possono causare il calo della tensione operativa di scarico della batteria e la durata della scarica, influendo fortemente sulle prestazioni della batteria e sulla durata della vita. In casi estremi, ciò può persino rappresentare un rischio di combustione spontanea.

6. Tasso di auto-scarica

Si riferisce alla percentuale della capacità totale che viene automaticamente persa quando la batteria non è in uso per un periodo di tempo. In generale, il tasso di auto-scarico delle batterie agli ioni di litio a temperatura ambiente è del 5%-8%.

6.1 In che modo la velocità di scarica influisce sulla capacità della batteria?

La velocità di scarica influisce direttamente sulla capacità effettiva di una batteria. In particolare, una velocità di scarica più elevata può ridurre la capacità disponibile, poiché la batteria potrebbe non essere in grado di mantenere la massima capacità nominale durante le scariche rapide. Pertanto, quando si valuta la capacità utilizzabile di una batteria, la velocità di scarica deve essere presa in considerazione.

6.2 Qual è la velocità di scarico delle batterie per biciclette elettriche?

La velocità di scarica delle batterie per biciclette elettriche può variare in base alla chimica e al design specifiche della batteria. Le bici elettriche in genere impiegano batterie agli ioni di litio a causa della loro alta densità di energia e prestazioni. Queste batterie generalmente dimostrano una velocità di scarico che va da 1 ° C o anche più in alto. Per illustrare, una batteria da 1 AH con una velocità di scarica 10C può fornire una corrente di scarica continua di 10 AMP, mentre una frequenza 4C consentirebbe una corrente di scarica continua di 40 Amp.

6.3 Cosa è considerato un elevato tasso di scarico per le batterie al litio?

Per le batterie al litio, una velocità di scarico in genere considerata "alta" inizia a 1 ° C e oltre. Tuttavia, è importante notare che ciò che è considerato un elevato tasso di scarico specifico può variare in base alla progettazione della batteria, alla composizione chimica e all'applicazione prevista.

6.4 Qual è un buon tasso di scarico per le batterie?

Un rate C ottimale per una batteria dipende dalle richieste specifiche della sua applicazione. In genere, una velocità di scarico che facilita il trasferimento di energia efficiente senza sottolineare eccessivamente la batteria è considerata favorevole. Si consiglia di consultare le specifiche e le linee guida del produttore per accertare la migliore velocità di scarica per una particolare batteria.

6.5 Come si calcola il rate C?

C-rate (c) = carica di ricarica o di scarico in Amperes (A) / Capacità nominale della batteria (AH) Ampriamo in un esempio che coinvolge una batteria al litio da 100 AH: 1C rappresenta una corrente di scarica di 100 amp, il che significa che la batteria può fornire una scarica continua di 100 amp per un'ora. In termini più semplici, può gestire una corrente di carico di 100 amp per 60 minuti. Se aumentiamo il rate C a 2C, la corrente di scarica diventa 200 Amp. Ciò significa che la batteria può ora fornire una corrente di scarica di 200 amp, ma per una durata ridotta. A una velocità di 2 ° C, la batteria può sostenere una corrente di carico di 200 Amp per 30 minuti o mezz'ora. D'altra parte, riducendo il rate C a 0,5 ° C si traduce in una corrente di scarica di 50 Amp. A una velocità di 0,5 ° C, la batteria può fornire una corrente di scarica di 50 Amp, prolungando così il periodo di scarico. In queste condizioni, la batteria può supportare una corrente di carico di 50 amp per 2 ore o 120 minuti. Quando valutare le prestazioni e la capacità delle batterie al litio, il tasso C si distingue come un fattore cruciale poiché determina sia la corrente di scarica disponibile che la durata della scarica corrispondente.