LiPo vs. Li-Ionen-Entladerate: C-Bewertung, Spitzenstrom und Spannungsabfall erklärt

LiPo-Akkus mit hoher Entladungsind oft für Hochstromanwendungen ausgelegt, aberHochleistungs-Li-Ionen-Zellenkann auch erhebliche Dauer- und Spitzenströme liefern. Das Batterieformat allein bestimmt nicht die Entladeleistung.

Fazit:Eine hohe C-Bewertung bedeutet wenig, wenn das Paket die Mindestbetriebsspannung Ihrer Geräte bei Spitzenlast nicht aufrechterhalten kann.

Käufer sollten Dauerstrom, Impulsdauer, Belastungsspannung und Temperaturanstieg unter identischen Testbedingungen überprüfen.

Einen umfassenderen Technologievergleich finden Sie unterBlumotis Li-Polymer-Akku vs. Lithium-Ionen-Akku-Leitfaden. [1]

1. LiPo vs. Li-Ion C-Rating: Wie viel Strom kann der Akku tatsächlich liefern?

Batterieentladungsklasse CGibt den Strom im Verhältnis zur Nennkapazität an.

Entladestrom (A)=Kapazität (Ah) × C-Bewertung

Für einen2.200 mAh (2,2 Ah) LiPo-Akkubeworben bei 50°C Dauerbetrieb:

2,2 Ah × 50C=110 A

Auf dem Etikett wird ein Dauerstrom von 110 A angegeben. Dies beweist nicht, dass das Paket dieser Last standhalten kann, ohne dass es zu einem übermäßigen Spannungsabfall, einer Überhitzung oder dem Auslösen von Schutzschaltungen kommt. [2]

► Kontinuierlicher oder Spitzenentladestrom: Was sollten Käufer überprüfen?

• Kontinuierlicher Entladestromist der Strom, den eine Batterie innerhalb bestimmter elektrischer und thermischer Grenzen aushalten kann.
• Spitzenstrom (Burststrom)ist für eine begrenzte Dauer unter definierten Bedingungen erlaubt.

Zum Beispiel ein100 °C Berstfestigkeitbedeutet wenig, ohne eine vorgegebene Impulsdauer, beginnendLadezustand (SoC), Temperatur und Erholungsintervall.

Eine 5-Sekunden-Pulsleistung kann nicht automatisch für eine 10-Sekunden-Belastung verwendet werden.

Beschaffungscheck:Fordern Sie Dauer- und Spitzenstromwerte in Ampere an, mit unterstützenden Spannungs- und Temperaturmessungen.

2. Hochleistungs-LiPo vs. Hochleistungs-Lithium-Ionen-Akku: Was bestimmt die Stromkapazität?

LiPo vs. Li-Ionen-Entladeleistunghängt hauptsächlich vom Elektrodendesign, den Stromkollektoren,Innenwiderstand (IR)und thermische Grenzen.

Zweckmäßig gebautLiPo-Pouchzellen mit hoher C-Ratekönnen Elektrodenstrukturen mit niedrigem Widerstand und mehrere Stromsammellaschen verwenden.

Energieorientiert18650 und 21700 Li-Ionen-Zellenmag die Kapazität priorisieren, aber zylindrische Hochleistungskonstruktionen können anspruchsvolle Entladungslasten unterstützen.

Zum Beispiel dieMolicel INR-21700-P45Bspezifiziert:

Typische Kapazität: 4.5 Ah

Dauerentladestrom:45 A, mit einer 80-Grad-Abschaltbedingung

Typischer DC-Innenwiderstand:15 mΩ bei 50 % SoC

Hierbei handelt es sich um vom Hersteller veröffentlichte Zellspezifikationen und nicht um Leistungsgarantien für fertige Packungen. Die angegebene thermische Abschaltung stellt nicht für jede Anwendung eine akzeptable Betriebstemperatur dar. [3]

LiPo vs. Li-Ionen-Entladeleistung: Was sollten Lieferanten nachweisen?

Keine der Konfigurationen gewinnt automatisch.

Beschaffungscheck:Vergleichen Sie fertige Packs bei gleicher Nennspannung, gleichem Stromprofil, gleichem SoC und gleicher Temperatur. Vergleichen Sie nicht die Bewertung auf Packungsebene eines Lieferanten mit der Spezifikation auf Zellenebene eines anderen Lieferanten.

3. Spitzenstrom: Wie lange muss eine Batterie der Belastung standhalten?

 

 

Ein Lieferant darf Werbung machen150 A Spitzenentladestrom, aber diese Zahl ist ohne die Pulsbedingungen unvollständig.

Für die Beschaffung,Spitzenstromfähigkeitmuss enthalten:
 

• Impulsdauer:Wie viele Sekunden muss das Paket den angegebenen Strom aushalten?
• Wiederholung:Wie häufig wird dieser Höhepunkt auftreten?
• SoC starten:Erfüllt der Akku gegen Ende seiner nutzbaren Ladung noch die Anforderungen?
• Temperatur:Kann das Paket den Impuls bei der minimalen Betriebstemperatur des Geräts abgeben?
• Spannungsgrenze:Bleibt die Belastungsspannung über dem Mindesteingangsbedarf des Geräts?

 

► Beispiel: So spezifizieren Sie einen Spitzenstrom-Abnahmetest

Stellen Sie sich ein hypothetisches OEM-Gerät vor, das einen 4S-Lithium-Akku verwendet.

Die vorgeschlagenen Lastanforderungen sind:
 

Testparameter	Beispielanforderung
Dauerbetriebsstrom	10 A
Spitzenentladestrom	30 A
Spitzendauer	5 Sekunden
Pulswiederholung	3 Impulse im Abstand von 30 Sekunden bei 10 A
SoC wird gestartet	20%
Umgebungstemperatur	25 Grad
Minimale geladene Packspannung	13.0 V
Schutzreaktion	Keine unerwartete BMS-Abschaltung

Bei diesen Werten handelt es sich um beispielhafte RFQ-Anforderungen und nicht um universelle Betriebsgrenzen für Lithiumbatterien. Der Zellhersteller muss außerdem die angegebenen Ströme, Spannungen und Temperaturen zulassen.

 

Akzeptanzkriterium:Das vorgeschlagene Paket muss die definierte Impulssequenz abschließen, ohne unter 13,0 V abzufallen, den Schutz auszulösen oder vereinbarte thermische Grenzwerte zu überschreiten.

Eine Batterie, die eine Sekunde lang 30 A liefert, aber in der fünften Sekunde ausfällt, erfüllt diese Spezifikation nicht.

 

Beschaffungscheck:Erfordern gemessene Strom-, Spannungs- und Temperaturspuren für die gesamte Impulssequenz – nicht eine einzelne Spitzenstromzahl.

4. LiPo vs. Li-Ion-Spannungseinbruch: Wie bestimmen Sie, ob die Prüfung bestanden oder nicht bestanden wurde?

Spannungseinbruchist der Abfall der Klemmenspannung, wenn eine Batterie Strom liefert.

Seine Widerstandskomponente kann geschätzt werden mit:

Spannungseinbruch (V) ≈ Laststrom (A) × Effektiver Gleichstromwiderstand (Ω)

Dies ist eine Berechnung erster Ordnung. Die tatsächliche Belastungsspannung hängt auch von der elektrochemischen Polarisation, dem SoC, der Temperatur und der Impulsdauer ab. [4]

► Berechnung des Spannungsabfalls: Zwei Akkupacks unter der gleichen Last

Gehen Sie davon aus, dass zwei hypothetische 4S-Batterievorschläge bei demselben SoC und derselben Temperatur bewertet werden.

Beide beginnen mit einer Ruhespannung von 14,0 V.

Die Ausrüstung erfordert mindestens13,0 V bei 30 A Last.

Der Widerstandswärmeverlust wird geschätzt mit:

P = I² × R

Bei 30 A ist der geschätzte Widerstandsverlust von Pack B dreimal so hoch wie der von Pack A.

Hierbei handelt es sich um modellierte Werte, nicht um tatsächliche Entladungstestergebnisse. Es wird davon ausgegangen, dass die effektiven Widerstandswerte die angegebenen Impulsbedingungen widerspiegeln. Der berechnete Spannungsdurchlauf von Pack A stellt keine vollständige Testkonformität dar; Pulswiederholung, Polarisation, Temperatur und Schutzverhalten müssen ebenfalls bestehen.

► Warum ist ein Spannungsabfall für die Batteriebeschaffung wichtig?

ÜbermäßigBatteriespannung sinkt unter Lastkann Folgendes verursachen:

• VerfrühtUnterspannungsabschaltung (LVC).
• Reduzierte Motorleistung oder instabiler Gerätebetrieb.
• Unerwartete BMS-Abschaltung während Stromspitzen.

 

Beschaffungscheck:Definieren Sie zunächst die minimale Belastungsspannung. Dann verlangen Sie von den Lieferanten, dass sie nachweisen, dass das komplette Paket über das gesamte angegebene Lastprofil hinweg darüber bleibt.

5. Warum ändert sich der Spannungseinbruch je nach SoC, Temperatur und Packdesign?

Eine Batterie, die einen Spitzenstromtest bei voller Ladung besteht, kann gegen Ende der Entladung denselben Test nicht bestehen.

Beschaffungscheck:MessenDC-Innenwiderstand und Belastungsspannung an den Anschlüssen des fertigen Packs, mit dem gleichen SoC, der gleichen Temperatur, der gleichen Pulsdauer und der gleichen Messmethode.

Vergleichen Sie die Wechselstromimpedanz- und Gleichstromwiderstandswerte nicht direkt, als wären sie austauschbar. [4]

6. Welche Entladungstestdaten sollten Käufer vor der Lieferantengenehmigung anfordern?

Für einenmaßgeschneiderter LiPo-Akku mit hoher EntladungoderHochleistungs-Lithium-Ionen-Akkuwandeln Sie das erforderliche Betriebsprofil in messbare RFQ-Akzeptanzkriterien um.

Entladeleistung der OEM-Batterie: RFQ-Verifizierungstabelle

Bei allen Tests sollten die angegebene Batteriekonfiguration, Betriebstemperatur und das Lastprofil verwendet werden. Probenahmepläne und Akzeptanzschwellen sollten vor der Produktionsqualifizierung vereinbart werden.

Die Lieferantengenehmigung sollte von der verifizierten Entladungsleistung abhängen – nicht von der höchsten beworbenen C-Bewertung.