Was ist die Batterie-C-Bewertung?

Die Batterie-C-Bewertung kann als das Maß definiert werden, bei dem eine Batterie im Verhältnis zur maximalen Kapazität der Batterien entladen wird.

Die Lade- und Entladeraten einer Batterie werden durch die C-Bewertung der Batterie gesteuert. Mit anderen Worten ist es das maßgebliche Maß dafür, mit welchem Strom die vorgesehenen Batterien geladen oder entladen werden und wie schnell dies geschieht.

Die Kapazität einer Batterie wird im Allgemeinen mit 3C-Rate (3C-Strom) bewertet und gekennzeichnet. Dies bedeutet, dass eine vollständig geladene Batterie mit einer Kapazität von 100 Ah in der Lage sein sollte, eine dritte Stunde lang 3*100 Ampere Strom bereitzustellen. Die gleiche 100-Ah-Batterie wird bei entladen Eine C-Rate von 1 °C liefert 100 Ampere für eine Stunde, und bei einer Entladung mit 0,5 °C liefert es 50 Ampere für 2 Stunden.

Es ist sehr wichtig, die C-Rate zu kennen, da bei den meisten Batterien die verfügbare gespeicherte Energie von der Geschwindigkeit der Lade- und Entladeströme abhängt.

Warum unterscheidet sich die C-Bewertung zwischen verschiedenen Batterien?

1C bedeutet 1 Stunde Entladezeit.

2C bedeutet 1/2 Stunde Entladezeit.

0,5 °C bedeutet eine Entladezeit von 2 Stunden.

In vielen Anwendungen ist die Batterieleistung sehr wichtig. Wir möchten beispielsweise, dass das Auto innerhalb einer halben Stunde vollständig aufgeladen ist, anstatt zwei oder sogar acht Stunden zu warten. Welchen Einfluss hat die C-Bewertung der Batterie?

Es gibt zwei Einschränkungen dafür, wie schnell eine Batterie geladen werden kann: thermische Erwärmung und Einschränkungen bei der Stoffübertragung.

Eine thermische Erwärmung entsteht, weil der Innenwiderstand der Batterie übermäßige Wärme erzeugt, die an die Umgebung abgegeben werden muss.

Beim Laden mit sehr hohen Strömen kann die im Akku entstehende Wärme nicht schnell genug abgeführt werden und die Temperatur steigt schnell an.

Der Massentransfer von Li+-Ionen während des Schnellladens führt zu einem die Diffusion begrenzenden Strom, selbst wenn die Elektroden aus Nanopartikeln mit großer Oberfläche bestehen. Während die große Oberfläche eine ausreichende Lithiierungs- oder Delithiierungsrate ermöglicht, ist die Li+-Diffusion durch die Querschnittsfläche des Elektrolyten innerhalb des Separators begrenzt. Es ist durchaus möglich, eine Schnellladung für eine begrenzte Zeit durchzuführen, die auf die bereits im Elektrolyten innerhalb der Elektrode vorhandenen Li-Ionen beschränkt ist. Diese instationäre Diffusion kann so lange andauern, bis die Li+-Ionen aufgebraucht sind und ihr Vorrat durch die Querschnittsfläche der Batterie begrenzt ist.

Diese Stoffübergangsbeschränkung tritt auf, weil die Übertragungszahl von Li+ kleiner als 1 ist. Während Li+-Ionen einen Bruchteil des Stroms im Elektrolyten transportieren, tragen sie 100 % des Stroms an der Elektrode; Daher kommt es in der Nähe der Anode zu einer Verarmung von Li+, was zu einem die Diffusion begrenzenden Strom führt. Jeder Versuch, den Grenzstrom zu überschreiten, führt zur Zersetzung des Lösungsmittels, zur Erwärmung und zur Verschlechterung der Batterie.

Daher haben unterschiedliche Batteriematerialien unterschiedliche Raten. Die typische C-Bewertung von NCM-Lithiumbatterien beträgt 1 °C, und die maximale C-Rate kann bei 18650-Batterien 10 °C erreichen. Die typische C-Bewertung von LiFePO4-Lithiumbatterien beträgt 1 °C, und die maximale C-Rate kann bei prismatischen LiFePO4-Batterien 3 °C erreichen.

Batterie-C-Bewertungstabelle

Die folgende Tabelle zeigt die unterschiedlichen Batterie-C-Werte und ihre Entladezeit. Wenn wir sie berechnen, sollte der Batterie-C-Wert dieselbe Berechnung wie die gleiche Energie verwenden.

Für die meisten Lithiumbatterien ist hier das Bild, das die Entladekurve bei verschiedenen C-Raten zeigt.

Bei den meisten Blei-Säure-Batterien sollten wir wissen, dass selbst bei derselben Batterie die Batteriekapazität bei unterschiedlicher Batterie-C-Bewertung unterschiedlich ist. Um einen einigermaßen guten Kapazitätswert zu erhalten, geben die Hersteller von Blei-Säure-Batterien die Lebensdauer von Blei-Säure-Batterien normalerweise auf 20 Stunden an (sehr niedrige 0,05 °C). Das Folgende ist die Entladungskapazität von a Trojaner 12V135Ah Batterie zu unterschiedlichen Konditionen.

Wie berechnet man die C-Bewertung für die Batterie?

Die C-Bewertung einer Batterie wird durch die Lade- und Entladezeit definiert.

Die C-Rate ist eine wichtige Information oder Daten für jede Batterie. Wenn eine wiederaufladbare Batterie bei dieser C-Bewertung entladen werden kann, liefert eine 100-Ah-Batterie etwa 100 A, dann hat die Batterie eine Entladerate von 1 C. Wenn die Batterie nur einen maximalen Entladestrom von etwa 50 A liefern kann, beträgt die Entladerate der Batterie 50 A/100 Ah = 0,5 °C.

C-Rate (C) = Lade- oder Entladestrom in Ampere (A) / Nennkapazität der Batterie (Ah)

Daher ist die Berechnung der C-Bewertung für jeden Batteriebenutzer wichtig und kann zur Ableitung von Ausgangsstrom, Leistung und Energie verwendet werden durch:

Cr = I/Er

Er = Gespeicherte Nennenergie in Ah

I = Lade-/Entladestrom in A

Cr = C-Rate der Batterie

t = Lade-/Entladedauer

Berechnen Sie die Lade- und Entladezeit

t = Er / I

Beispiel für die C-Rate einer 100-Ah-Lithiumbatterie

Für dasselbe 100-Ah-Lithiumbatterie,

1C bedeutet 100Ah*1C=100A Entladestrom verfügbar.

1C bedeutet 100Ah/100A=1 Stunde Entladezeit möglich.

Dies bedeutet, dass die Batterie 60 Minuten (1 Stunde) lang mit einem Laststrom von 100 A verwendet werden kann.

2C bedeutet 100Ah*2C=200A Entladestrom verfügbar.

2C bedeutet 200Ah/100A=0,5 Stunden EntladungZeitfähig.

Dies bedeutet, dass der Akku 30 Minuten (0,5 Stunden) bei einem Laststrom von 200 A verwendet werden kann.

0,5C bedeutet 100Ah*0,5C=50A Entladestrom verfügbar.

0,5 °C bedeutet 100 Ah/50 A = 2 Stunden Entladezeit möglich.

Dies bedeutet, dass der Akku 120 Minuten (2 Stunden) bei einem Laststrom von 50 A verwendet werden kann.

Manchmal werden die Kapazitätswerte des Analysators als Prozentsatz der Nennleistung angegeben. Wenn beispielsweise ein 1000-mAh-Akku diesen Strom etwa 60 Minuten lang liefern kann, wird 100 % angezeigt. Hält der Akku jedoch nur eine halbe Stunde vor dem Abschaltpunkt, beträgt der angezeigte Wert 50 %. Manchmal kann ein brandneuer Akku mehr als 100 % Kapazität liefern. Die Batterie kann mit einem Analysegerät entladen werden, mit dem Sie Ihre bevorzugte C-Rate einstellen können. Wenn die Batterie mit einer geringeren Entladerate entladen wird, zeigt sie einen höheren Wert an und umgekehrt. Sie sollten sich jedoch der Unterschiede in den Kapazitätsmesswerten des Batterieanalysators für unterschiedliche C-Raten bewusst sein, die mit dem Innenwiderstand der Batterie zusammenhängen.

Welche Auswirkungen hat die C-Bewertung auf Lithium-Ionen-Batterien?

Nachdem wir oben berechnet haben, wissen wir: Je höher die C-Bewertung einer Batterie, desto schneller kann die Energie aus den Batterien entweichen, um die Anwendung mit Strom zu versorgen. Die C-Bewertung einer Batterie hängt von ihrer Anwendung ab. Da einige elektronische Geräte viel Strom benötigen und daher Batterien mit hoher C-Bewertung benötigen, benötigt man zum Beispiel für den Anlasser eines Motorrads nur wenige Sekunden, um die Motoren schnell mit Strom zu versorgen. Für einige Anwendungen ist jedoch nur eine niedrige C-Bewertung für die Entladezeit erforderlich, z. B. für Solarlichter, die die ganze Nacht oder mehrere Nächte lang mit Strom versorgt werden sollen.

Was ist die C-Bewertung meiner Batterie?

Die C-Rate des Akkus finden Sie normalerweise auf dem Etikett des Akkus und im Datenblatt des Akkus. Unterschiedliche Batteriechemien zeigen manchmal unterschiedliche Batterie-C-Werte.

Im Allgemeinen haben Lithium-Eisenphosphat-Batterien typischerweise eine Entladerate von 1C

NCM-Batterien haben typischerweise eine Entladerate von 3C

Blei-Säure-Batterien sind im Allgemeinen für eine sehr niedrige Entladerate ausgelegt, typischerweise 0,05 °C oder 20 Stunden.

Wenn Sie die C-Bewertung der Batterie nicht auf dem Etikett oder im Datenblatt finden, empfehlen wir Ihnen, sich direkt an den Batteriehersteller zu wenden.

Abschließend

Die C-Rate ist eine Einheit zur Ermittlung des Stromwerts/der Entladezeit einer Lithium-Ionen-Batterie unter verschiedenen Bedingungen. Da Sie eine klare Vorstellung davon haben, was die C-Bewertung ist und wofür sie bei einer Batterie steht, müssen Sie sie in Ihre nächste Auswahl an Batterien einbeziehen, um das Beste aus dem herauszuholen, womit Sie zufrieden sind.