Jak určit kapacitu baterie na základě jejích vlastností

Kapacita baterie je povinný parametr, kterému při nákupu nebo výměně věnujete pozornost. Relevance je vysvětlena skutečností, že doba provozu bez dobíjení závisí na indikátoru. Čím vyšší je energetická náročnost, tím déle trvá zajištění nepřetržitého provozu, což je důležitý faktor pro jakýkoli druh dopravy, ať už jde o osobní nebo nákladní automobily.

Jaká je kapacita baterie

Koncept kapacity baterie zahrnuje množství obsaženého náboje, které baterie přenese za určitou dobu. Měří se v ampérhodinách (Ah) nebo miliampérhodinách (mAh), představuje měrnou jednotku poplatku za přenesenou elektřinu za jednu hodinu.

Energetická náročnost je dána objemem elektrolytu a povrchem aktivního materiálu. Parametr udává množství akumulované energie a dobu provozu bez dobíjení. S rostoucí velikostí a hmotností baterie roste i kapacita. To je ale často nepřijatelné, aby vývojáři našli kompromis mezi spotřebou energie, velikostí a hmotností, aby zajistili výkon.

Při výběru baterie pro různé úkoly je důležité zvážit její kapacitu, protože ta určuje provozní dobu zařízení bez dobíjení a celkový výkon. Zohledněny jsou i další parametry, jako je napětí, nabíjecí a vybíjecí proud.

Jaké faktory ovlivňují kapacitu baterie?

• Typ, chemické složení akumulačního zařízení. Různé typy baterií mají své vlastnosti, které ovlivňují jejich výkon. Například vápenaté mají vysokou energetickou náročnost a vynikající výkonnostní vlastnosti, ale jsou tedy dražší ve srovnání s jinými typy.
• Podmínky, provozní teplota. Vliv vysokých, nízkých teplot nebo jejich změn. Stejně jako nesprávné používání baterie, například přehřátí nebo hluboké vybití, snižte rezervu.
• Přirozené opotřebení, stárnutí prvků. Postupné stárnutí a opotřebení elektrod vede k poklesu výkonu. To je způsobeno probíhajícími chemickými procesy.

Jak zjistit kapacitu baterie

1. Měřič kapacity. Baterie se připojí k analyzátoru podle návodu a energetická kapacita se rychle a přesně změří.
2. Výpočtový vzorec. V některých případech lze indikátor vypočítat na základě charakteristických parametrů: nabíjecí a vybíjecí proud, napětí, doba provozu.
3. Zkouška úplného vybití. Metoda je založena na úplném cyklu nabíjení/vybíjení baterie pod zátěží se známým napětím, řídí dobu před vybitím.

Jak výběr baterie ovlivňuje ukazatel energetické náročnosti

• Autonomní start motoru. Čím vyšší je potenciál baterie, tím lépe zajišťuje startování motoru, zejména za chladného počasí.
• Napájecí zdroj pro elektroniku a komponenty. Moderní automobily obsahují velké množství elektroniky, různých komponentů, které vyžadují stabilní napájení pro správný chod všech systémů.
• Cykly nabíjení/vybíjení. V závislosti na stylu jízdy a provozních podmínkách baterie prochází mnoha cykly nabíjení a vybíjení. Velká rezerva zaručuje odolnost proti cyklickému nabíjení a vybíjení, přispívá k dlouhé životnosti.
• Rezervní výkon. V případě dlouhodobé nečinnosti vozidla nebo problémů se systémem napájení má vysokokapacitní baterie větší rezervu energie, která je kritická pro udržení nabití.

Jaké technické parametry se navíc při výběru baterie zohledňují?

1. Musíte se ujistit, že napětí baterie odpovídá požadovanému napětí automobilu. Ve většině případů se bude jednat o standardní napětí 12 V pro osobní automobily, 24 V pro užitková vozidla, nákladní vozidla.
2. Studený startovací proud (CCA) – tento parametr udává schopnost poskytnout dostatečný proud pro nastartování motoru v chladném počasí.
3. Velikost a konfigurace musí odpovídat specifikacím vozu a místu jeho instalace. Zohledňuje se také poloha svorek – musí odpovídat normám vozidel.
4. Typ bateriového úložiště – volba technologie závisí na provozních podmínkách a požadavcích na výkon.
5. Rozsah provozních teplot – některé modely jsou navrženy pro provoz v extrémních teplotních podmínkách, což je důležité pro zajištění spolehlivého provozu baterie.
6. Životnost je důležitým ukazatelem, který pomůže vyhnout se časté výměně baterií a poskytne stabilní napájení automobilové elektroniky po dlouhou dobu.
7. Záruka a výrobce – věnujte pozornost záruční době a pověsti výrobce. To zajistí spolehlivý provoz a ochranu proti poruchám.

Kapacita baterie je množství elektrického náboje, které může baterie uložit a následně využít mobilním zařízením. Kapacita tedy určuje životnost baterie.

Vědecky se elektrický náboj měří pomocí elektroskopu jako síla interakce mezi nabitými deskami. Jednotkou náboje je coulomb (C). Ale není možné měřit sílu interakce mezi katodou a anodou uvnitř baterie, takže v praxi se neměří samotný náboj, ale elektrický proud, který může plně nabitá baterie vytvořit. Pokud se vybíjení provádí konstantním proudem, pak bude kapacita baterie tím větší, čím déle bude baterie fungovat. Pokud například baterie nepřetržitě dodává 1A po dobu 2 hodin, pak její kapacita bude 1A * 2 hodiny = 2 Ah. Elektrická kapacita baterie je míra nebo schopnost ukládat elektrický náboj. Jednotka kapacity baterie Ah byla zvolena pro pohodlí a jedná se o nesystémovou jednotku. Jednotka měření Ah (ampérhodina) se používá k označení kapacity autobaterií a mAh (1Ah = 1000mAh) k označení baterií mobilních zařízení. Hodnota 1 ampérhodina znamená, že lze zajistit proud 1 A po dobu jedné hodiny. Pokud se zeptáme na převod této jednotky měření na hlavní (SI), budeme mít:

1A*h = 1 C/s * 3600 s = 3600 °C

Technicky tester kapacity Baterie ukazuje dobu, po kterou bude baterie napájet připojenou zátěž.

Výpočet kapacity na základě hmotnosti a velikosti baterie

Obecně platí, že kapacita baterie závisí na typu elektrochemického obvodu a hustotě energie. To znamená, že kapacita bude přímo úměrná hmotnosti:

C=W*K₁ /PROTI

Kde:
C – kapacita (mAh)
W – hmotnost prvku (kg)
K₁ – hustota energie (Wh/kg)
V – jmenovité napětí

Například vypočtená kapacita prvku 523450 bude rovna: 0,02 kg * 200 Wh / 3,7 * 0,12 mAh / m3 = 1081 mAh (katalogová hodnota 1050 mAh).

Kapacitu můžete určit také tím, že znáte velikost baterie:

C = H * L * S * K₂

Kde:
C – kapacita (mAh)
H – tloušťka prvku (mm)
L – délka prvku (mm)
S – šířka prvku (mm)
K₂ – hustota energie (mAh/m 3 )

Například vypočtená kapacita prvku 523450 bude rovna: 5,2 mm * 34 mm * 50 mm * 0,12 mAh/m3 = 1060 mAh (katalogová hodnota 1050 mAh).

Kapacita baterie je velmi závislá na teplotě a proudu. Stejná baterie bude vykazovat nižší kapacitu při nízkých teplotách a vysokých proudech.

Měření kapacity

K měření kapacity se používá zátěžové zařízení, které baterii nejprve plně nabije a poté zcela vybije. Pro vybíjení se používá proměnná zátěž, která umožňuje fixaci vybíjecího proudu. Typicky je vybíjecí proud nastaven na stejnou kapacitu (1C). U vysokokapacitních baterií se navíc používá vybíjecí proud 0,5C a 0,2C.

Obecně platí, že hodnoty kapacity se liší při různých teplotách a úrovních proudu.

Degradace kapacity

Při skladování a používání baterií se kapacita postupně snižuje. To je způsobeno přítomností materiálových nečistot, kationtovým proudem a také různými vedlejšími chemickými reakcemi, které probíhají uvnitř baterie paralelně s hlavní redoxní reakcí. Například lithium (Li) může reagovat s elektrolytem, ​​pouzdrem nebo materiály elektrody. Nebo oxid kobaltnatý (CoO₂) se může pohybovat z katody na anodu. Množství „pracovní látky“ tak postupně klesá. Degradace nádoby během provozu se nazývá opotřebení a během skladování – stárnutí.

Obecně platí, že baterie rychleji degraduje, když je skladována v plně nabitém stavu (vysoké napětí), stejně jako při provozu při zvýšených teplotách a vysokých nabíjecích a vybíjecích proudech.

Poznámka:

Kapacitu lithiových baterií nelze obnovit.

Často kladené otázky:

• Jmenovitá kapacita by měla být uvedena na štítku baterie v mAh a Wh.
• Reálnou kapacitu zjistíte metodou zkušebního vybíjení.
• Po úplném nabití se provede stejnosměrný proud. Měří se a zaznamenává čas do konečného vybíjecího napětí.
• Pomocí vzorce C = I * H (kde I je proud v ampérech, H je čas v hodinách) se vypočítá skutečná kapacita baterie.

• Baterie telefonu by se měla nabíjet podle potřeby, aniž by se nechala vybít na 0 %.
• Je lepší zabránit přehřívání zařízení a nenabíjet telefon v noci.
• Telefon můžete dobíjet ve vhodnou dobu během dne.
• Doba nabíjení bude záviset na kapacitě baterie, rychlosti nabíječky a režimu, ve kterém je samotný telefon.
• U moderních zařízení doba od 0 % do plného nabití nepřesáhne 3 hodiny.

• Jmenovitá kapacita univerzální baterie je celková kapacita prvků, ze kterých se skládá, udávaná v mAh.
• Jmenovitá kapacita univerzální baterie se také udává ve Wh, kterou získáme vynásobením jmenovité kapacity v mAh jmenovitým napětím.

• Napětí univerzálních bateriových článků je 3.6V a výstupní proud potřebný pro nabíjení je 5V. Toho je dosaženo instalací posilovacího obvodu.
• S rostoucím napětím se odpovídajícím způsobem snižuje nabíjecí proud. Proto je náboj z univerzální baterie přenášen s velkou slevou.
• Koeficient užitečné kapacity (UCF) je v nejlepším případě 0,7. Při provozu pod zátěží, při vysokých teplotách nebo ve velmi vybitém stavu bude koeficient výrazně nižší.
• Pokud vezmete v úvahu stárnutí a opotřebení, může být koeficient 0,5 – tedy k nabití baterie telefonu bude využita pouze polovina kapacity univerzální baterie.

• Užitečná kapacita se vypočítá vynásobením jmenovité kapacity univerzální baterie číslem 0,7.
• V procesu opotřebení a stárnutí se technické parametry zhoršují, takže časem se užitná kapacita sníží. Proto lze užitečnou kapacitu v budoucnu vypočítat jednoduše vydělením jmenovité kapacity dvěma.