C-rate là gì

C- rate là gì

Tỷ lệ C của pin lithium-ion quyết định:

(1) tốc độ pin sạc đầy hoặc tốc độ xả hoàn toàn và

(2) giá trị dòng điện sạc, xả  tối đa cho phép so với dung lượng định mức của pin.

 

Công thức tính thông số pin dựa vào C-rate

Dung lượng danh định (nominal capacity) * C-rate = giá trị dòng điện pin có thể cấp hoặc nhận

1/ C-rate = Thời gian xả sạch (hoặc sạc đầy) theo lý thuyết

Dung lượng danh định (rated capacity) của pin là thông số nhà sản xuất đặt mặc định ở mức 1C .Ví dụ: một pin được sạc đầy dung lượng 3Ah sẽ cung cấp dòng điện 3A trong 01 giờ. Việc xả pin tương tự ở 0,5C sẽ cung cấp dòng 1.5A trong hai giờ; và ở mức 2C, nó sẽ cung cấp 6A trong 30 phút). Tổn thất khi xả nhanh làm giảm thời gian xả so với lý thuyết, và những tổn thất này cũng ảnh hưởng tương tự đến thời gian sạc.

Một số loại pin hiệu suất cao có thể được sạc và xả lớn hơn 1C mà không bị quá tải.

Bảng 1 minh họa thời gian hoạt động ở các mức C khác nhau.

tỷ lệ C	Thời gian
5C	12 phút
2C	30 phút
1C	1 giờ
0,5C hoặc C/2	2 giờ
0,2C hoặc C/5	5 giờ
0,1C hoặc C/10	10h
0,05C hoặc C/20	20h

Bảng 1: Tỷ lệ C và thời gian sạc và xả pin 1Ah (1.000mAh)

Dung lượng khả dụng của pin (available capacity) có thể được đo bằng máy phân tích pin. Máy phân tích sẽ xả pin ở dòng điện đã hiệu chỉnh và đo thời gian từ lúc bắt đầu xả cho tới lúc pin đạt áp ngắt xả (end-of-discharge voltage).

Đối với axit chì, điện áp ngắt xả là 1,75V/cell, đối với NiCd/NiMH 1,0V/cell và đối với Li-ion 3,0V/cell.

Nếu pin 1Ah cung cấp dòng điện 1A trong một giờ, máy phân tích sẽ hiển thị kết quả là 100% dung lượng danh định. Nếu quá trình xả kéo dài 30 phút là tới áp ngắt xả thì máy sẽ ghi pin có dung lượng là 50%.  Dung lượng thực đôi khi cao hơn dung lượng danh định, một số lại thấp hơn kể cả sau khi “priming”, điều này xảy ra ngay cả khi pin mới.

C-rate càng cao thì dung lượng hiển thị trên máy phân tích pin càng thấp.

Khi xả pin bằng máy phân tích pin có khả năng áp dụng các tốc độ C khác nhau, tốc độ C càng cao sẽ tạo ra chỉ số dung lượng thực càng thấp và ngược lại. Ví dụ: xả pin 1Ah ở tốc độ 2C, theo lý thuyết là pin sẽ cung cấp hết công suất trong 30 phút. Trên thực tế, tổn thất bên trong biến một phần năng lượng thành nhiệt và làm giảm công suất đạt được xuống khoảng 95% hoặc ít hơn. Việc xả cùng pin này ở 0,5C trong 2 giờ có thể sẽ tăng công suất lên trên 100%.

Để đánh giá dung lượng thật của pin một cách hợp lý, các nhà sản xuất pin kiềm và axit chì thường định dòng xả ở mức rất thấp 0,05C (hay còn gọi là thời gian xả là 20 giờ). Ngay cả ở tốc độ xả chậm này, axit chì hiếm khi đạt được công suất 100% do các loại pin này thường ghi vượt dung lượng thực. Họ định lượng như vậy nhằm bù đắp cho thực tế hoạt động khi người dùng thường xả với tỷ lệ C cao.

Tầm quan trọng của C-rate.

C-rate là một thông số quan trọng khi thiết kế tốc độ sạc xả của khối pin vì nó ảnh hưởng tới tình trạng hoạt động và tuổi thọ của pin.

Khi sạc (xả) ở C-rate cao, pin sẽ nóng lên, xuống cấp nhanh; còn sạc (xả) ở C-rate thấp thì pin sẽ bền hơn nhưng mất nhiều thời gian sạc hơn.

Hiện tại pin lithium-ion được thiết kế chấp nhận tối đa dòng 1.3C, còn vật liệu tương lai “Graphene” của anode hứa hẹn tốc độ sạc 6C – sạc siêu tốc và có thể sạc 80% SOC trong vòng 8 phút, tức là tương đương thời gian đổ xăng.

Những nhân tố quyết định tốc độ C của pin li-ion?

Hiệu suất tốc độ sạc và xả của pin lithium liên quan trực tiếp đến khả năng di chuyển của các ion lithium tại điện cực dương và điện cực âm, chất điện phân và giao diện giữa chúng. Tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ di chuyển của các ion lithium (các yếu tố ảnh hưởng này cũng có thể tương đương với Điện trở bên trong của pin), sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất tốc độ sạc và xả của pin lithium-ion.

 

 

Tóm tắt FAQ

FAQ 1. Dòng xả 5C là gì?

Pin xả với dòng  (A) có giá trị = 5 * Dung lượng pin sẽ xả sạch trong vòng 1/5 = 20 phút.

FAQ 2:  C-rate gọi tiếng việt là hệ số phóng đại có đúng không?

Tôi cho rằng đây không phải là bản dịch sát nghĩa. C-rate nên được dịch là “hệ số sạc xả của pin”