Explicação e cálculo da classificação C da bateria

O que é a classificação C da bateria?

A classificação C da bateria pode ser definida como a medida na qual uma bateria é descarregada em relação à capacidade máxima das baterias.

As taxas de carga e descarga de uma bateria são controladas pela classificação C da bateria. Em outros termos, é a medida que determina a corrente em que as baterias pretendidas são carregadas ou descarregadas e a rapidez com que isso ocorre.

A capacidade de uma bateria é geralmente classificada e rotulada com taxa de 3C (corrente 3C), isso significa que uma bateria totalmente carregada com capacidade de 100Ah deve ser capaz de fornecer corrente de 3 * 100Amps por um terço de hora. uma taxa C de 1C fornecerá 100Amps por uma hora e, se descarregada a uma taxa de 0,5C, fornecerá 50Amps por 2 horas.

A taxa C é muito importante saber, pois na maioria das baterias a energia armazenada disponível depende da velocidade das correntes de carga e descarga.

Por que a classificação C é diferente entre baterias diferentes?

1C significa tempo de descarga de 1 hora.

2C significa tempo de descarga de 1/2 hora.

0,5C significa tempo de descarga de 2 horas.

Em muitas aplicações, a taxa da bateria é muito importante. Por exemplo, queremos que o carro esteja totalmente carregado em meia hora, em vez de esperar 2 horas, ou mesmo 8 horas. Qual é a influência da causa na classificação C da bateria?

Existem duas limitações para a rapidez com que uma bateria pode ser aquecimento térmico carregado e limitações de transferência de massa.

O aquecimento térmico ocorre porque a resistência interna da bateria gera calor excessivo, que deve ser dissipado para o meio ambiente.

Quando o carregamento ocorre com correntes muito altas, o calor gerado dentro da bateria não pode ser removido com rapidez suficiente e a temperatura aumenta rapidamente.

A transferência de massa de íons Li+ durante a carga rápida resulta na limitação da corrente de difusão, mesmo que os eletrodos sejam feitos de nanopartículas com alta área superficial. Embora a alta área superficial permita uma taxa suficiente de litiação ou deslitização, a difusão de Li+ através da área da seção transversal do eletrólito dentro do separador é limitada. É perfeitamente possível carregar rapidamente por um tempo limitado restrito aos íons de lítio já presentes no eletrólito dentro do eletrodo. Esta difusão em estado instável pode durar até que os íons Li+ se esgotem e seu fornecimento seja limitado pela área da seção transversal da bateria.

Esta limitação de transferência de massa ocorre porque o número de transferência de Li+ é menor que 1. Embora os íons Li+ transportem uma fração da corrente no eletrólito, eles transportam 100% da corrente no eletrodo; assim, o esgotamento de Li+ ocorre perto do ânodo, resultando em corrente limitante de difusão. Qualquer tentativa de ultrapassar a corrente limite resulta na decomposição do solvente, aquecimento e deterioração da bateria.

Portanto, baterias de materiais diferentes terão taxas diferentes, a classificação C típica da bateria de lítio NCM é 1C e a taxa C máxima pode chegar a 10C em cerca de 18.650 baterias. a classificação C típica da bateria de lítio LiFePO4 é 1C, e a taxa C máxima pode chegar a 3C em relação à bateria prismática LiFePO4.

Tabela de classificação da bateria C

O gráfico abaixo mostra as diferentes classificações C da bateria e seu tempo de descarga. Quando as calculamos, a classificação C da bateria deve usar o mesmo cálculo que a mesma energia.

Tabela de classificação da bateria C

Para a maior parte bateria de lítio, aqui está a imagem para mostrar a curva de descarga em diferentes taxas C.

Curva de descarga da bateria em diferentes classificações C da bateria

Para a maioria das baterias de chumbo-ácido, devemos saber que mesmo para a mesma bateria, a capacidade da bateria em diferentes classificações C de bateria é diferente. Para obter uma leitura de capacidade razoavelmente boa, os fabricantes de baterias de chumbo-ácido normalmente avaliam as baterias de chumbo-ácido em 20 horas (muito baixo 0,05C). 

Como calcular a classificação C da bateria?

A classificação C de uma bateria é definida pelo tempo de carga e descarga.

A taxa C é uma informação ou dado importante para qualquer bateria. Se uma bateria recarregável puder ser descarregada nessa classificação C, uma bateria de 100Ah fornecerá cerca de 100A, então a bateria terá uma taxa de descarga de 1C. Se a bateria só puder fornecer uma corrente de descarga máxima de cerca de 50A, então a taxa de descarga da bateria será 50A/100Ah=0,5C.

Taxa C (C) = corrente de carga ou descarga em amperes (A) / capacidade nominal da bateria (Ah)

Portanto, calcular a classificação C é importante para qualquer usuário de bateria e pode ser usado para derivar corrente, potência e energia de saída por:

Cr = I/Er

Er = Energia nominal armazenada em Ah

I = Corrente de carga/descarga em A

Cr = taxa C da bateria

t = Duração de carga/descarga

Calcule o tempo de carga e descarga

t = Er / eu

Exemplo de taxa C de bateria de lítio 100Ah

Para o mesmo Bateria de lítio 100Ah,

1C significa 100Ah*1C=100A de corrente de descarga disponível.

1C significa 100Ah/100A=capaz de tempo de descarga de 1 hora.

Isso significa que a bateria pode ser usada por 60 minutos (1h) com corrente de carga de 100A.

2C significa 100Ah*2C=200A de corrente de descarga disponível.

2C significa 200Ah/100A=0,5 horas de tempo de descarga capaz.

Isso significa que a bateria pode ser usada por 30 minutos (0,5h) com corrente de carga de 200A.

0,5C significa 100Ah*0,5C=50A de corrente de descarga disponível.

0,5C significa 100Ah/50A=2 horas de tempo de descarga capaz.

Isso significa que a bateria pode ser usada por 120 minutos (2h) com corrente de carga de 50A.

Às vezes, as leituras da capacidade do analisador são fornecidas como uma porcentagem da classificação nominal. Por exemplo, se uma bateria de 1000mAh puder fornecer essa corrente por cerca de 60 minutos, leia 100%. Porém, se a bateria durar apenas meia hora antes do ponto de corte, o valor exibido é 50%. Às vezes, uma bateria totalmente nova pode fornecer mais de 100% da capacidade. A bateria pode ser descarregada usando um analisador que permite definir sua taxa C favorita. Se a bateria estiver descarregada com uma taxa de descarga mais baixa, ela mostrará uma leitura mais alta e vice-versa. No entanto, você deve estar ciente das diferenças nas leituras de capacidade do analisador de bateria para diferentes taxas C, que estão relacionadas à resistência interna da bateria.

Quais são os efeitos da classificação C nas baterias de íons de lítio?

Depois de calcularmos acima, sabemos que quanto maior a classificação C de uma bateria, mais rápido a energia pode escapar das baterias para alimentar a aplicação. A classificação C de qualquer bateria depende de sua aplicação. Como alguns componentes eletrônicos exigem grandes quantidades de energia, portanto, precisam de baterias com classificações C altas. Por exemplo, o motor de partida da motocicleta, você só precisa de alguns segundos para alimentar os motores rapidamente. Mas para algumas aplicações, o tempo de descarga só precisa de uma classificação C baixa, como a luz solar, você deseja que eles liguem durante a noite inteira ou várias noites.

Qual é a classificação C da minha bateria?

Normalmente, você encontrará a taxa C da bateria na etiqueta da bateria e na folha de dados da bateria. Diferentes químicas de bateria às vezes mostram diferentes taxas de C da bateria.

De um modo geral,

As baterias de fosfato de ferro-lítio normalmente têm uma taxa de descarga de 1C

As baterias NCM normalmente têm uma taxa de descarga de 3C

As baterias de chumbo-ácido são geralmente classificadas para uma taxa de descarga muito baixa, normalmente 0,05°C, ou taxa de 20 horas.

Se você não conseguir encontrar a classificação C da bateria na etiqueta ou na folha de dados, recomendamos entrar em contato diretamente com o fabricante da bateria.

Para concluir

A taxa C é uma unidade usada para identificar o valor atual/tempo de descarga de uma bateria de íon de lítio sob diferentes condições. Como você teve uma visão clara do que é a classificação C e o que ela representa em uma bateria, você precisará incluí-la em sua próxima seleção de baterias para obter o melhor do que deseja.