Lengkung nyahcas ialah graf paling bermaklumat dalam helaian data NiMH — dan paling kerap salah baca. Ia memplot voltan sel melawan kapasiti dihantar semasa bateri kosong, dan bentuknya berubah dengan arus, suhu dan usia. Jurutera yang membacanya dengan betul memilih sel lebih baik, menetapkan pemotongan lebih bijak dan mengelak kejutan masa jalan daripada membandingkan nombor mAh yang dipetik di bawah keadaan ujian berbeza. Artikel ini menerangkan apa yang membentuk lengkung nyahcas NiMH, bagaimana arus beban membentuk semulanya dan cara menggunakan pengetahuan itu dalam reka bentuk produk.

Anatomi Lengkung Nyahcas NiMH

Sebuah sel NiMH yang baru dicas bermula di bawah beban hampir 1,35–1,40 V dan melalui tiga kawasan yang boleh dikenal pasti:

• Penurunan awal dan pemulihan — voltan turun sekejap apabila beban pertama kali dikenakan semasa polarisasi elektrokimia dalaman terbentuk, kemudian menetap dalam beberapa saat.
• Dataran rata — bagi kebanyakan julat kapasiti, voltan kekal hampir 1,2 V. Kerataan ciri ini datang daripada tindak balas keadaan pepejal dwifasa pada kedua-dua elektrod, yang potensinya kekal hampir malar selagi bahan aktif kekal pada kedua-dua belah setiap tindak balas.
• Lutut dan aliran turun — apabila bahan aktif habis, voltan membengkok ke bawah dan jatuh dengan cepat ke voltan akhir piawai 1,0 V setiap sel. Meneruskan nyahcas di bawah titik ini menghasilkan sedikit tenaga dan menekan sel.

Dataran rata yang luas inilah sebab NiMH menggerakkan peranti dengan begitu boleh diramal: pengawal atur melihat bekalan hampir tetap untuk 80–90 % masa jalan.

C-rate: Bahasa Arus Nyahcas

Arus nyahcas dinyatakan sebagai C-rate, dinormalkan kepada kapasiti terkadar sel. Arus rujukan Iₜ bersamaan dengan ampere-jam terkadar dibahagikan dengan satu jam, jadi sel 2 000 mAh mempunyai Iₜ = 2 000 mA:

• 0,2C (400 mA untuk sel ini) ialah nyahcas lembut lima jam — hampir dengan keadaan di mana kapasiti helaian data selalunya dinilai.
• 1C mengosongkan sel dalam kira-kira sejam.
• 3C–10C ialah wilayah saliran tinggi untuk alatan, motor dan beban denyutan.

Bagaimana Arus Membentuk Semula Lengkung

Tingkatkan C-rate dan dua perkara berlaku serentak. Keseluruhan dataran beralih ke bawah kerana arus yang mengalir melalui rintangan dalaman Rᵢ menghasilkan penurunan voltan serta-merta I × Rᵢ — kelihatan sebagai penurunan awal lebih besar dan voltan larian lebih rendah. Dan lutut tiba lebih awal: pada arus tinggi, kurang kapasiti teori boleh diekstrak sebelum voltan mencapai pemotongan, jadi mAh dihantar menurun.

Sebuah sel yang menghantar 2 000 mAh penuh pada 0,2C mungkin menghantar 1 900 pada 1C dan 1 700 pada 3C. Dua pembekal yang memetik sel «2 000 mAh» tidak setara melainkan arus kadar dan voltan pemotongan serupa — sentiasa tanya pada C-rate mana kapasiti diukur.

Kesan Peukert: Mengapa Kapasiti Bergantung pada Arus

Kehilangan kapasiti boleh guna pada arus tinggi mengikuti hubungan Peukert, yang menghuraikan bagaimana kapasiti berkesan bateri mengecut apabila arus nyahcas meningkat. Eksponen Peukert k mengukur kesan: semakin hampir k kepada 1, semakin kapasiti tidak bergantung pada arus. NiMH berprestasi baik di sini, dengan k lazimnya sekitar 1,05–1,15 — jauh lebih baik daripada bateri asid plumbum (kira-kira 1,3–1,6) dan hampir ideal. Secara praktikal ini bermakna NiMH mengekalkan kapasitinya dengan luar biasa baik di bawah beban berat, satu sebab ia kekal berdaya saing dalam alatan kuasa walaupun ketumpatan tenaga litium lebih tinggi.

Suhu Juga Membentuk Semula Lengkung

Rintangan dalaman meningkat mendadak dalam sejuk kerana mobiliti ion melalui elektrolit perlahan. Pada −20 °C dataran mengendur dan lutut bergerak awal walaupun pada arus sederhana, itulah sebab gred NiMH suhu luas dan kadar tinggi menggunakan elektrolit diubah suai dan elektrod nipis permukaan tinggi. Kehangatan merendahkan rintangan dan mengangkat lengkung, tetapi haba berterusan mempercepat penuaan — reka bentuk untuk suhu operasi sederhana dan bukannya bergantung pada haba untuk menutupi sel bersaiz kecil.

Membaca Lengkung untuk Reka Bentuk Produk

• Saiz untuk arus kes terburuk — pilih kapasiti menggunakan lengkung pada C-rate berterusan tertinggi dan suhu operasi terendah, bukan kadar 0,2C.
• Rancang ruang kepala pengawal — input motor atau DC-DC yang mesti berfungsi hingga 1,0 V setiap sel akan mengekstrak jauh lebih banyak kapasiti daripada yang terputus pada 1,15 V; tetapkan ambang voltan rendah dengan mengambil kira kendutan pada arus denyutan.
• Asingkan denyutan daripada berterusan — NiMH bertolak ansur dengan denyutan arus tinggi yang singkat; lengkung untuk aliran denyutan terletak di atas lengkung untuk arus sama yang dipegang berterusan.
• Bandingkan pembekal dalam satu ujian — tuntut lengkung pada arus, suhu dan pemotongan 1,0 V yang sama; keadaan ujian dipadankan mengalahkan angka mAh pemasaran.
• Perhatikan evolusi lengkung dengan usia — apabila sel berkitar, rintangan meningkat merendahkan dan memendekkan lengkung; ujian bangku sampel berusia meramalkan masa jalan akhir hayat sebenar.

Weijiang Power: Sel Yang Lengkungnya Kekal Berbentuk

Weijiang Power menggred setiap sel NiMH pada saluran cas/nyahcas terkawal dan membekalkan lengkung nyahcas pada arus dan suhu yang sebenarnya digunakan aplikasi anda — daripada gred pengguna 0,2C hingga sel kadar tinggi 5C–10C dengan elektrod dioptimumkan dan rintangan dalaman rendah. Penggredan ketat bermakna sel dalam satu pek mengikut lengkung dipadankan sepanjang hayat perkhidmatan. Kongsikan profil beban, voltan pemotongan dan suhu operasi, dan pasukan kejuruteraan kami akan mengesyorkan gred yang menyampaikan masa jalan yang dijanjikan produk anda.