18650 Pil Kapasitesi Nasıl Hesaplanır

Bir 18650 lityum iyon pilin kapasitesini bilmek Cihazları düzgün bir şekilde beslemek ve çok hücreli pil paketlerini etkili bir şekilde yönetmek için çok önemlidir. Ancak kapasiteyi belirlemek, 18650 etiketini okumaktan biraz daha düşünce gerektirir. Bu kapsamlı kılavuzda, 18650 kapasitesini doğru şekilde hesaplamanın birkaç ana yöntemini anlatacağım.

Bir 18650 pilin kapasitesi, ne kadar elektrik yükü sağlayabileceğini gösterir ve miliamper-saat (mAh) veya amper-saat (Ah) cinsinden ölçülür. Ancak, etiketin belirttiğinin aksine, bir 18650’nin gerçek dünya kapasitesi boşaltma akımına göre önemli ölçüde değişir. Kullanılabilir kapasiteyi bulmak için bu yük bağımlılığını dikkate almanız gerekir.

Neden 18650’nin Derecelendirilmiş ve Gerçek Kapasitesi Farklıdır

Çoğu 18650’nin gövdesinde genellikle 1500mAh ile 3500mAh arasında yazılı kapasite derecelendirmesi bulunur. Bu sayı, hücrenin yaklaşık 0.2C (C, hücrenin derecelendirilmiş kapasitesi) düşük, standart bir akımda boşaltıldığında kapasitesini temsil eder.

0.2C’de boşaltmak, mümkün olan en yüksek kapasiteyi sağlar. Ancak pratikte, cihazlar genellikle çok daha fazla akım çeker ve bu da birkaç faktör nedeniyle 18650’nin kullanılabilir kapasitesini azaltır:

Konsantrasyon Polarizasyonu

Lityum iyonlar boşaltma sırasında 18650’den geçerken, elektrotlar yakınında yoğunlaşma azalma bölgeleri oluşmaya başlar. Hücre, daha fazla iyon difüze etmeye çalışır, ancak daha yüksek akımlarda buna ayak uyduramaz ve kapasite düşer.

Ohmik Polarizasyon

Bir 18650’nin iç direnci, akım akışı sırasında voltaj düşmesine neden olur ve bu da kesme voltajına daha hızlı ulaşarak deşarjın erken sona ermesine yol açar.

Hız Kapasitesi

18650’ler, lityum iyonların girebileceği sınırlı alanlara sahip giriş bileşikleri kullanır. Yüksek deşarj hızı, kabul edebilecekleri depolanmış yük miktarını azaltır.

Bu etkilerin hesabı, yük akımınıza göre gerçek kullanılabilir kapasiteyi bulmak için test yapmayı gerektirir.

18650 Kapasitesini Boşaltma Oranına Göre Hesaplama

Derecelendirilmiş kapasite karşılaştırma için faydalı olsa da, bir 18650’nin gerçek dünya çalışma süresini bulmak, belirli boşaltma akımınızda kullanılabilir kapasiteyi hesaplamayı gerektirir. Bunu belirlemenin birkaç yolu vardır.

Bir boşaltma eğrisi kullanın

Saygın pil üreticileri, 18650 veri sayfalarında boşaltma karakteristik eğrileri sağlar. Bu grafikler, belirli bir kesme voltajına kadar çeşitli sabit boşaltma akımlarında test edilen kapasite seviyelerini gösterir.

Bu verilerle farklı akımlarda kapasiteyi yakından tahmin edebilirsiniz. Ancak, bu detaylı eğrileri sağlayan az sayıda şirket vardır.

Çevrimiçi 18650 kapasite hesaplayıcısı kullanın

Arşivlenmiş test verilerine dayanarak boşaltma oranına göre kapasite tahmin eden çevrimiçi Li-ion pil hesaplayıcıları mevcuttur. Kendi hücrenizi test etmek kadar hassas olmasa da, laboratuvar ekipmanı olmadan iyi bir yaklaşık sağlar.

Programlanabilir yük ile test yapın

Gerçek kapasiteyi bulmanın en doğru yolu, programlanabilir elektronik yük veya pil analizörü kullanarak belirli 18650 hücrenizi test etmektir.

Bu cihazlar, belirli bir akımda güvenli bir şekilde boşaltım yapabilir ve voltajı zaman içinde kaydeder. Belirli bir kesme voltajına kadar boşaltır, ardından akımı entegre ederek gerçek kapasiteyi hesaplar.

Çoğu analizör ve akıllı şarj cihazı yerleşik boşaltma testi özelliklerine sahiptir. Kendin yap testi için, değişken dirençli yük bankası kullanabilirsiniz. Sadece uygun korumaların sağlandığından emin olun.

Test yaparken gerçek kapasiteyi verir, ancak başlangıç ekipmanı yatırımı ve ek zaman gerektirir.

Güvenlik marjını düşünün

Çok hücreli pil paketi boyutlandırırken, en iyi uygulama, hücre başına kapasiteyi oranında azaltmaktır. Bu, hücreler arasındaki farklılıklar ve yaşlanmadan kaynaklanan kapasite kaybına karşı koruma sağlar.

Yüksek güç çekişleri için, bazı tasarımcılar gerçek kullanımda sıcaklık etkilerini hesaba katmak için 10% ile daha da düşük derecelendirme yapar. Çok ihtiyaç duyulan kapasiteden biraz fazla sahip olmak, sınırda çalışmaktan daha iyidir.

18650 Kapasitesini Azaltan Temel Faktörler

Test etmek en doğru kapasite ölçümünü sağlasa da, birkaç değişken sadece boşaltma hızından daha fazlasını etkileyebilir ve 18650’nin kullanılabilir kapasitesini azaltabilir:

Düşük sıcaklıklar

Lityum iyon hücreler, iç direnç artışı ve kimyasal difüzyon hızlarının yavaşlaması nedeniyle soğuk sıcaklıklarda kapasite kaybeder. Kullanılabilir kapasite, donma noktasının altındaki sıcaklıklarda veya daha fazla azalabilir.

Yüksek sıcaklıklar

Kapasite, oda sıcaklığının üzerinde de azalır. Yaklaşık 45°C'de kullanılabilir kapasite 20%'ye kadar düşer. 60°C'de ise kapasite 35% kadar azalabilir.

Yaş ve döngü

Tekrar tekrar şarj/deşarj döngüleriyle, lityum iyonlar elektrotlara düzgün bir şekilde interkale olma yeteneklerini kaybeder, bu da 18650’nin ömrü boyunca kalıcı kapasite kaybına neden olur.

Gerilim gereksinimleri

Cihazın kesme voltajı kullanılabilir kapasiteyi etkiler. Kapasite 3.0V’dan sonra azalmaya devam eder, bu nedenle 2.5V kesme voltajı, 3.0V’dan daha düşük kapasite sağlar. Her zaman paketleri sistemin kesme voltajına göre boyutlandırın.

C-Hızı

Kullanılabilir kapasite, boşaltma hızlarına göre önemli ölçüde değişir. Yüksek akım, düşük oranlı derecelendirmeden çok daha düşük kapasiteye neden olabilir. Hücreleri seçerken boşaltma eğrilerini kontrol edin.

Bu faktörlerin kapasiteyi nasıl etkilediğini anlamak, belirli bir uygulama ve çalışma koşulları için çalışma süresini daha doğru tahmin etmenize yardımcı olabilir.

18650 Kapasitesini Optimize Etmek İçin En İyi Uygulamalar

Testler ve hesaplamalar çalışma kapasitesini sağlasa da, 18650 hücrelerinizden maksimum potansiyel ömür ve çalışma süresi elde etmek için birkaç yöntem vardır:

• Gerekli boşaltma hızlarına uygun hücreleri dikkatlice seçin
• İzin verildiğinde daha düşük boşaltma akımları kullanın
• Aşırı sıcaklık maruziyetinden kaçının
• Aktif veya pasif soğutma yöntemleri kullanın
• Hücre başına >4.10V tam şarjdan kaçının
• Hücre başına 2.5V'nin altına aşırı deşarjdan kaçının
• Dengeli pil yönetimi kullanın
• Güvenlik faktörü olarak hafifçe daha büyük paket kapasitesi seçin

Sonuç

Bir 18650 lityum iyon hücresinin gerçek dünya kapasitesini belirlemek, etiketi okumaktan daha fazlasını gerektirir. Boşaltma hızı, sıcaklık, yaş ve diğer faktörleri dikkate alarak, kullanılabilir kapasiteyi doğru şekilde ayarlayabilir ve çalışma süresini tahmin edebilirsiniz. Hücreleri yüklerle eşleştirmek, voltaj sınırlarını izlemek ve ideal çalışma koşullarını korumak, 18650’nin tam potansiyelini ortaya çıkarmaya yardımcı olur.