S-2502 : ضریب تخلیه باتری C-rate چیست؟

S-2502 : ضریب تخلیه باتری C-rate چیست؟

What is the c rate

شاید بارها با عبارت C-rate بر روی باتری‌ها مواجه شده‌اید. در این مقاله قصد داریم C-rate یا ضریب تخلیه باتری را بررسی کنیم.

ضریب تخلیه باتری چیست؟

میزان شارژ و تخلیه (دشارژ) باتری را با ضریب تخلیه باتری یا اصطلاح C-rate کنترل و محاسبه می‌کنند. ضریب تخلیه باتری معمولاً 1c است. به این معنی که یک باتری کاملاً شارژ شده با ظرفیت 1 آمپر ساعت باید مقدار جریان 1 آمپر را به مدت یک ساعت تأمین کند.

نحوه محاسبه ضریب تخلیه باتری

در ضریب تخلیه باتری در 0.5c  باتری باید جریان 500 میلی آمپر را برای دو ساعت فراهم کند. و در 2c باتری باید جریان 2 آمپر را به مدت 30 دقیقه ارائه دهد. باید در نظر داشت که همواره، جریان کشی بیشتر از باتری‌ها و دشارژ سریع آن‌ها، تلفاتی را به همراه خواهد داشت که این خود بر زمان شارژ مجدد نیز تأثیر می‌گذارد.

ضریب تخلیه باتری 1C به عنوان دشارژ یک ساعته شناخته می‌شود.  0.5C یا C/2  دشارژ دو ساعته و به همین ترتیب، 0.2C یا C/5 دشارژ 5 ساعته است. برخی از باتری‌های با کارایی بالا می‌توانند بالای 1C شارژ و تخلیه شوند. جدول ۱ زمان‌های معمول را با ضریب C مختلف نشان می‌دهد.

جدول ۱- ضریب C و زمان سرویس‌دهی هنگام شارژ و دشارژ باتری‌های 1Ah (1000mAh)

نحوه محاسبه ضریب تخلیه باتری

ضریب تخلیه باتری یا میزان انرژی باتری را می‌توان با استفاده از آنالایزر باتری (تجزیه و تحلیل کننده باتری) اندازه‌گیری کرد.

پیشنهاد: تجهیزات تست باتری را مطالعه کنید.

دستگاه آنالایزر، باتری را با یک جریان کالیبره شده و ثابت دشارژ می‌کند. در همان حال، زمان رسیدن ولتاژ تا تخلیه کامل را اندازه گیری می‌کند. برای باتری‌های سرب-اسید، پایان تخلیه به طور معمول 1.75V/سلول، برای نیکل کادمیوم و نیکل منیزیم هیدروژن 1.0V/سلول و برای یون لیتیوم 3.0V/سلول است.

اگر یک باتری با ظرفیت 1AH، جریان 1Aرا به مدت یک ساعت تأمین کند، آنالایزر باتری که نتایج را بصورت درصد نشان می‌دهد، 100 درصد را نشان می‌دهد. اگر باتری 30 دقیقه قبل از رسیدن به ولتاژ قطع تخلیه شود، ظرفیت باتری 50 درصد است. البته ممکن است یک باتری نو گاهی اوقات ظرفیتی بیش از حد متعارف داشته باشد (ظرفیت آن بیش از 100 درصد باشد) و این در حالیست که برخی دیگر از آنها دارای ظرفیت کمتری بوده و به 100 درصد ظرفیت هم نرسند.

هنگام دشارژ باتری با آنالایزر باتری که می‌تواند نرخ های مختلف C را اعمال کند، میزان بالاتر C باعث می‌شود ظرفیت کمتری بخوانید و بالعکس. با دشارژ باتری 1AH با سرعت 2C یا 2A، باتری باید سریعتر و در 30 دقیقه ظرفیت کامل را تحویل دهد. این مقدار باید یکسان باشد، زیرا مقدار یکسان انرژی در مدت زمان کوتاه‌تری توزیع می‌شود. در واقع، تلفات داخلی باتری مقداری از انرژی را به گرما تبدیل می‌کند و ظرفیت باتری را به حدود 95 درصد یا کمتر می‌رساند. دشارژ همان باتری در دمای 25 درجه سانتیگراد با جریان 500 میلی آمپر در مدت 2 ساعت، احتمالاً ظرفیت را به بالای 100 درصد می‌رساند.

برای به دست آوردن ظرفیت مناسب، تولید کنندگان معمولاً باتری‌های قلیایی و سرب- اسیدی را در 0.05C یا تخلیه 20 ساعته ارزیابی می‌کنند. حتی با این سرعت پایین دشارژ، ممکن است باتری‌های سرب- اسیدی، به ندرت به ظرفیت 100 درصدی دست پیدا کنند. از این‌رو، تولیدکنندگان برای تعدیل کاهش اختلاف ظرفیت باتری‌ها، در صورت تخلیه با C بالاتر از میزان تعیین شده، راه حل های جبرانی را ارائه می‌دهند.

پیشنهاد: نحوه محاسبه زمان کارکرد باتری را مطالعه کنید.

شکل ۲ زمان دشارژ باتری سیلد لید اسید یا سرب اسیدی را در بارهای مختلف بیان شده با نرخ C نشان می‌دهد.

شکل ۲-  منحنی‌های دشارژ معمول اسید سرب به عنوان تابعی از نرخ C.

معمولاً باتری‌های با ظرفیت کوچک، با نرخ دشارژ 1C  درجه بندی می‌شوند. در واقع به دلیل رفتار کندی که این باتری‌ها دارند، درجه بندی  آنها با ضریب تخلیه 0.2C  (5ساعت) و 0.05C (20 ساعت) انجام می‌شود.

در حالی که می توان باتری‌های مبتنی بر سرب و نیکل را با سرعت بالایی دشارژ کرد، در باتری‌های لیتیوم یون، مدار محافظی قرار دارد که از دشارژ سلول تحت 1C جلوگیری می‌کند. در باتری‌های با مواد فعال نیکل، منگنز و یا فسفات، توان سلول می‌تواند تا 10C  تحمل کند و بر این اساس، آستانه جریان کشی کمی بالاتر تنظیم می‌شود.

نتیجه گیری

ضریب تخلیه باتری (C-rate) به عنوان یکی از مهم‌ترین پارامترها در مقیاس گذاری میزان تخلیه (دشارژ) باتری است. اگر سؤالی در مورد ضریب تخلیه باتری دارید از ما بپرسید!

منبع: باتری یونیورسیتی