Giải thích và tính toán xếp hạng pin C

Xếp hạng pin C là gì?

Xếp hạng C của pin có thể được định nghĩa là thước đo mức độ xả pin so với dung lượng tối đa của pin.

Tốc độ sạc và xả của pin được kiểm soát bởi xếp hạng C của pin. Nói cách khác, đây là thước đo chủ yếu về dòng điện mà pin dự định được sạc hoặc xả và điều đó xảy ra nhanh như thế nào.

Dung lượng của pin thường được đánh giá và dán nhãn ở tốc độ 3C (dòng điện 3C), điều này có nghĩa là pin được sạc đầy có công suất 100Ah sẽ có thể cung cấp dòng điện 3 * 100Amps trong một phần ba giờ, cùng một pin 100Ah đó sẽ được xả vào lúc tốc độ C là 1C sẽ cung cấp 100Amps trong một giờ và nếu được xả ở tốc độ 0,5C, nó sẽ cung cấp 50Amps trong 2 giờ.

Tỷ lệ C rất quan trọng cần biết vì với phần lớn pin, năng lượng dự trữ sẵn có phụ thuộc vào tốc độ của dòng sạc và dòng xả.

Tại sao xếp hạng C lại khác nhau giữa các loại pin khác nhau?

1C có nghĩa là thời gian xả 1 giờ.

2C có nghĩa là thời gian xả 1/2 giờ.

0,5C có nghĩa là thời gian xả 2 giờ.

Trong nhiều ứng dụng, tốc độ pin rất quan trọng. Ví dụ: chúng tôi muốn xe được sạc đầy trong vòng nửa giờ, thay vì phải đợi 2 giờ, thậm chí 8 giờ. Nguyên nhân nào ảnh hưởng đến xếp hạng pin C?

Có hai hạn chế về tốc độ của pin sưởi ấm tích điện Và hạn chế chuyển khối.

Hiện tượng nóng lên do nhiệt xảy ra do điện trở trong của pin tạo ra nhiệt quá mức, nhiệt này phải được thải ra môi trường.

Khi quá trình sạc xảy ra ở dòng điện rất cao, nhiệt sinh ra trong pin không thể được loại bỏ đủ nhanh và nhiệt độ sẽ tăng lên nhanh chóng.

Sự truyền khối lượng lớn của các ion Li+ trong quá trình tích điện nhanh dẫn đến dòng điện hạn chế khuếch tán ngay cả khi các điện cực được làm từ các hạt nano có diện tích bề mặt cao. Trong khi diện tích bề mặt cao cho phép tốc độ kết dính hoặc khử kết dính đủ thì sự khuếch tán Li+ qua diện tích mặt cắt ngang của chất điện phân trong thiết bị phân tách bị hạn chế. Hoàn toàn có thể sạc nhanh trong một khoảng thời gian giới hạn đối với các ion Li đã có trong chất điện phân cùng với điện cực. Sự khuếch tán trạng thái không ổn định này có thể kéo dài cho đến khi các ion Li+ cạn kiệt và nguồn cung cấp của chúng bị giới hạn bởi diện tích mặt cắt ngang của pin.

Giới hạn truyền khối này xảy ra do số truyền của Li+ nhỏ hơn 1. Trong khi các ion Li+ mang một phần dòng điện trong chất điện phân, chúng mang 100% dòng điện ở điện cực; do đó sự cạn kiệt Li+ xảy ra ở gần cực dương, dẫn đến dòng điện hạn chế khuếch tán. Bất kỳ nỗ lực nào vượt quá dòng điện giới hạn đều dẫn đến phân hủy dung môi, nóng lên và làm hỏng pin.

Vì vậy, pin vật liệu khác nhau sẽ có tốc độ khác nhau, xếp hạng C của pin lithium NCM điển hình là 1C và tốc độ maxium C có thể đạt tới 10C khoảng 18650 pin. xếp hạng C của pin lithium LiFePO4 điển hình là 1C và tốc độ C tối đa có thể đạt tới 3C đối với pin lăng trụ LiFePO4.

Biểu đồ đánh giá pin C

Biểu đồ bên dưới hiển thị xếp hạng C của pin khác nhau và thời gian xả của chúng. Khi chúng tôi tính toán chúng, xếp hạng C của pin sẽ sử dụng cách tính toán tương tự như cùng một năng lượng.

Biểu đồ đánh giá pin C

Đối với hầu hết pin lithium, đây là hình ảnh thể hiện đường cong phóng điện ở các tốc độ C khác nhau.

Đường cong xả pin ở mức xếp hạng C của pin khác nhau

Đối với hầu hết các loại pin axit chì, chúng ta nên biết rằng ngay cả đối với cùng một loại pin, dung lượng pin ở các mức pin C khác nhau là khác nhau. Để có được chỉ số dung lượng khá tốt, các nhà sản xuất pin axit chì thường đánh giá pin axit chì ở mức 20 giờ (0,05C rất thấp). 

Làm thế nào để tính xếp hạng C cho pin?

Xếp hạng C của pin được xác định theo thời gian sạc và xả.

C-rate là thông tin hoặc dữ liệu quan trọng đối với bất kỳ loại pin nào, nếu pin sạc có thể xả ở mức C đó thì pin 100Ah sẽ cung cấp dòng điện khoảng 100A, khi đó pin có mức xả là 1C. Nếu ắc quy chỉ có thể cung cấp dòng xả tối đa khoảng 50A thì tốc độ xả của ắc quy là 50A/100Ah=0,5C.

Tốc độ C (C) = dòng sạc hoặc dòng xả tính bằng ampe (A) / dung lượng định mức của pin (Ah)

Do đó, việc tính toán mức C rất quan trọng đối với bất kỳ người sử dụng pin nào và có thể được sử dụng để tính dòng điện, công suất và năng lượng đầu ra bằng cách:

Cr = tôi/er

Er = Năng lượng định mức được lưu trữ trong Ah

I = Dòng sạc/xả ở A

Cr = C tỷ lệ của pin

t = Thời gian sạc/xả

Tính toán thời gian sạc và xả

t = Er / tôi

Ví dụ về tỷ lệ C của pin lithium 100Ah

Đối với cùng một pin lithium 100ah,

1C có nghĩa là dòng xả 100Ah*1C=100A có sẵn.

1C có nghĩa là 100Ah/100A=1 giờ Thời gian xả có khả năng.

Nghĩa là pin có thể sử dụng được trong 60 phút (1h) với dòng tải 100A.

2C có nghĩa là dòng xả 100Ah*2C=200A có sẵn.

2C có nghĩa là 200Ah/100A=0,5 giờ thời gian xả có khả năng.

Nghĩa là pin có thể sử dụng được trong 30 phút (0,5h) với dòng tải 200A.

0,5C có nghĩa là dòng xả 100Ah*0,5C=50A có sẵn.

0,5C có nghĩa là 100Ah/50A=2 giờ xả điện Có khả năng.

Nghĩa là pin có thể sử dụng được trong 120 phút (2h) với dòng tải 50A.

Đôi khi chỉ số công suất của máy phân tích được đưa ra dưới dạng phần trăm của xếp hạng danh nghĩa. Ví dụ: nếu pin 1000mAh có thể cung cấp dòng điện này trong khoảng 60 phút, hãy đọc 100%. Tuy nhiên, nếu pin chỉ kéo dài được nửa giờ trước thời điểm giới hạn, giá trị hiển thị là 50%. Đôi khi một cục pin hoàn toàn mới có thể cung cấp hơn 100% dung lượng. Pin có thể được xả bằng máy phân tích cho phép bạn đặt tốc độ C yêu thích của mình. Nếu pin được xả ở tốc độ xả thấp hơn, nó sẽ hiển thị số đọc cao hơn và ngược lại. Tuy nhiên, bạn nên lưu ý về sự khác biệt trong chỉ số dung lượng của máy phân tích pin đối với các mức C khác nhau, có liên quan đến điện trở trong của pin.

Tác dụng của xếp hạng C đối với pin lithium-ion là gì?

Sau khi tính toán ở trên, chúng tôi biết xếp hạng C trên pin càng cao thì năng lượng thoát ra khỏi pin để cung cấp năng lượng cho ứng dụng càng nhanh. Xếp hạng C trên bất kỳ loại pin nào đều phụ thuộc vào ứng dụng của nó. Bởi vì một số thiết bị điện tử yêu cầu lượng điện năng lớn nên cần pin có chỉ số C cao. Ví dụ, bộ khởi động xe máy, bạn chỉ cần vài giây để cấp nguồn nhanh chóng cho động cơ. Nhưng đối với một số ứng dụng, thời gian phóng điện chỉ cần xếp hạng C thấp, chẳng hạn như đèn chiếu sáng, bạn muốn chúng cấp nguồn cho cả đêm hoặc vài đêm.

Xếp hạng C của pin của tôi là gì?

Bạn thường sẽ tìm thấy tốc độ C của pin trên nhãn pin và trên bảng dữ liệu của pin. Các thành phần hóa học khác nhau của pin đôi khi cho thấy tốc độ C của pin khác nhau.

Nói chung,

Pin lithium sắt photphat thường có tốc độ xả 1C

Pin NCM thường có tốc độ xả 3C

Pin axit chì thường được đánh giá có tốc độ xả rất thấp, thường là 0,05C hoặc tốc độ 20 giờ.

Nếu bạn không thể tìm thấy xếp hạng pin C trên nhãn hoặc bảng dữ liệu, chúng tôi khuyên bạn nên liên hệ trực tiếp với nhà sản xuất pin.

Tóm lại

Tốc độ C là đơn vị được sử dụng để xác định giá trị hiện tại/thời gian xả của pin lithium-ion trong các điều kiện khác nhau. Vì bạn đã có cái nhìn rõ ràng về xếp hạng C là gì và nó đại diện cho ý nghĩa gì của pin, bạn sẽ cần đưa nó vào lựa chọn pin tiếp theo của mình để tận dụng tối đa những gì bạn mong muốn.