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認識電池基本功!先看懂充放電率C-rate吧!



要了解車用動力電池或是儲能電池,相關的性能參數不勝枚舉,除了大家最熟悉的電池容量或能量密度之外,充放電率(C-rate)也是十分常見且重要。充放電率是充放電時電流大小與電池額定容量的比率,可以測試電池的充放電速度,常以「C」為單位呈現。若將電池的電容量比喻為一個水槽,充放電率就像是水管的管徑,充放電率越大、管徑也越大,表示可容納的充放電流越大,因此可更快速的充飽電池,達到快充省時的效果。

當額定容量1小時可以放電完畢,亦稱為1C放電,若需要5小時才能放電完畢,則稱0.2C放電(1hr/5hrs=0.2C)。舉例來說,額定容量為200mAh的電池,放電電流為40mA,其放電率為0.2C(40mA/200mA=0.2C),放電時間為5小時(1C/0.2C=5),但若改以在400mA的放電電流,放電倍率為2C(400mA/200mA=2C),僅需0.5小時便放電完畢(1hr/2hrs=0.5C),達到「快充放」的特性。

應用在電動交通載具上,可節省電池充電的等待時間;再生能源儲能應用上,能快速吸納短時間內大量湧入的電力,為電網進行調頻的保護作用。

了解充放電倍率的意涵後,何種應用情境適合選用快速充放特性的電池呢?其實快充放的應用遠比想像中廣!例如應用在電動交通載具上,可節省電池充電的等待時間,提升交通載具的使用效率;在再生能源儲能應用上,能快速吸納短時間內大量湧入的電力,為電網進行調頻的保護作用,同樣地,對於處理特殊設備開啟時湧入的大電流,亦能讓電池達到更長壽的功用。


那麼,如何正確了解電池充放電的能力呢?首先要知道什麼原因會影響電池的充放電率,由於電池屬於化學儲能,不同材料組成的電池能夠承受的充電速度也不相同,其化學特性為關鍵,以目前常見的鋰電池為例,在相同電池容量下的充電時間相較鉛酸電池來得快。各式電池的技術發展有其優勢和限制,難以滿足所有市場需求,這亦是相關業者積極投入突破的研究方向,更高效、快充的電池,將為產業帶來不同的應用機會。


註解

1. 電池充放電率C-rate=充放電電流/額定容量;例如:額定容量為100mAh的電池用20mA放電時,其放電率為0.2C。

2. 1C,2C,0.2C也表示充放電快慢的一種量度。 所用的容量1小時放電完畢,稱為1C放電;5小時放電完畢,則稱為1hr/5hrs=0.2C放電。

3. 因此額定容量為100mAh的電池用20mA電流放電(20mA/100mAh=0.2C),需要耗時5小時(5hrs=1C/0.2C),如果改以2C(200mAh)的放電電流,則僅需30分鐘便放電完畢。(0.5hr=1C/2C)

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