鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:28805次 | 2018年04月28日
鋰電池為什么3.7v?你知道嗎?
我們現(xiàn)在設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品,很多時(shí)候也用鋰電池供電,同手機(jī)或者平板電腦用鋰電池供電一樣,熟悉了解鋰電池容量的學(xué)問,也許對(duì)使用和設(shè)計(jì)鋰電池供電包括設(shè)計(jì)電池充電器來說,很有必要。
現(xiàn)在好多關(guān)注鋰電池放電的人,都有這樣的體會(huì),就是當(dāng)鋰電池從充滿電壓4.2V放電到3.7V時(shí),時(shí)間很長(zhǎng),但一旦過了3.7V就放電很快了,沒錯(cuò),確實(shí)這樣。下面翻閱一些鋰電池的一些資料,給大家做一個(gè)總結(jié)。
一,先說一下電池的放電平臺(tái),就是指充滿電的鋰電池在放電時(shí),電池的電壓變化狀態(tài)。電池恒流放電,電池電壓要經(jīng)歷三個(gè)過程,即下降、穩(wěn)定、再下降,在這三個(gè)過程中,穩(wěn)定期是最長(zhǎng)的。穩(wěn)定時(shí)間越長(zhǎng),說明電池的放電平臺(tái)越高。放電平臺(tái)的高低,與電池制造工藝息息相關(guān)。就是因?yàn)楦鱾€(gè)鋰電池廠家的市場(chǎng)定位不一樣,技術(shù)工藝手段不同,其控制的放電平臺(tái)就不一樣,質(zhì)量也就有很大差別。
一般地,一節(jié)18650的鋰電池滿電壓4.2V,當(dāng)用1C的電流放電放到3.7V,放了60分鐘,那么我們就說電池的使用容量是2200mAh,在這段時(shí)間里根據(jù)充電電池特性,做出一個(gè)圖如下,可以更好理解電池容量和電壓電流時(shí)間與放電平臺(tái)關(guān)系:
鋰電池電池容量與放電平臺(tái)理解示意圖
容量(C)=放電電流×電池放電平臺(tái)時(shí)間
對(duì)于1節(jié)容量為2200mAh的18650鋰電池來說,1C放電到3.7V用時(shí)1小時(shí),
容量(C)=2200mA×1小時(shí)=2200mAh
那么問題就來了,對(duì)于好一點(diǎn)的鋰電池,一般在我們做產(chǎn)品測(cè)試時(shí)會(huì)在3.7V以后電壓下降的很快,那么在短時(shí)間內(nèi)放的電量就很少。相反不好的電池在4.2V到3.7V放電的時(shí)候,電壓下降的很快,而在3.7V以后電壓又下降的有很慢,這種電池是性能不好的一般容量也非常低。那么好的鋰電池的放電平臺(tái)就是3.7V。
就一般而言,在恒壓條件下,充到電壓為4.2V,電流小于0.01C時(shí)停充電,然后擱置10分鐘,在任何倍率的放電電流下,放電至3.7V時(shí),電池放電所經(jīng)歷的一個(gè)時(shí)間長(zhǎng)度,是衡量電池好壞的重要指標(biāo)。不過,不要一味地追求高平臺(tái),有時(shí)候平臺(tái)電壓高,容量卻下降了,因?yàn)椋煌堵蕳l件下,平臺(tái)電壓是不同的,因此,平臺(tái)的問題應(yīng)從多方考慮。既要容量高,又要在指定電壓持續(xù)時(shí)間長(zhǎng),才算真正的好電池。
什么又是放電率的呢?
放電率F:[1/時(shí)],意思是“N小時(shí)充(放)電率,常常只說”數(shù)“,而不說單位;F也稱做”N小時(shí)充(放)電率“,F(xiàn)=1/(N小時(shí)),
一般可以這樣計(jì)算:I=0.1X[1/(N小時(shí))]XC
舉例,電池容量時(shí)2200mAh,以0.1C的電流充電,相當(dāng)于明確:對(duì)電池的充電電流I=0.1[1/時(shí)]X2200[毫安時(shí)]=220[毫安]
借助上面的鋰電池電池容量與放電平臺(tái)理解示意圖,能比較好的理解充電電池容量和電池的放電平臺(tái)的道理,也可以說是衡量電池高功率的工作時(shí)間,同樣兩個(gè)電池容量是相同的,充滿電后假設(shè)同時(shí)從4.2V放到3.7V,但是一個(gè)時(shí)間長(zhǎng),一個(gè)時(shí)間短,就是時(shí)間長(zhǎng)的電池平臺(tái)高,就是高電壓的時(shí)間工作時(shí)間長(zhǎng),比如這兩個(gè)電池用在手機(jī)上,待機(jī)時(shí)間是相同的,但兩個(gè)手機(jī)一起打電話,平臺(tái)時(shí)間長(zhǎng)的電池通知時(shí)間會(huì)長(zhǎng),平臺(tái)時(shí)間短的電池通話時(shí)間會(huì)短
二,對(duì)于這個(gè)圖,另一個(gè)含義,對(duì)理解鋰電池的電量管理監(jiān)測(cè)也很有意義。
比如,目前,對(duì)充電電池進(jìn)行電量監(jiān)控方法,一般有兩種。
測(cè)量電池電壓方法。當(dāng)充電器在充電時(shí)檢測(cè)電池電壓,當(dāng)電壓達(dá)到規(guī)定電壓值時(shí)就認(rèn)為充滿。如鋰電池的電壓充到4.2V時(shí)就認(rèn)為充滿。檢測(cè)電壓的電壓表精度要達(dá)到正負(fù)1%的精度。因鋰電池過充電要損壞。如果想監(jiān)視電池充放電的話,書上有很成熟的電路可以參考,如果只是測(cè)量一下的話那就好辦了,根據(jù)容量計(jì)算一下負(fù)載電阻,用標(biāo)準(zhǔn)放電電流放電,這時(shí)再檢測(cè)電壓,只要能達(dá)到或接近標(biāo)稱的放電時(shí)間就行。
測(cè)量電池電壓這種方法,有很多不足例如對(duì)于不同廠商生產(chǎn)的電池,其開路電壓與容量之間的關(guān)系各不相同等。優(yōu)點(diǎn)是設(shè)計(jì)成本比較低。
還有一個(gè)常用的監(jiān)測(cè)剩余電量的方法是,在一些要求比較精確電池容量的地方,了解電池剩余容量用估算電池使用時(shí)間,通過測(cè)量流入/流出電池的凈電荷來估算電池剩余容量。對(duì)流入/流出電池的總電流進(jìn)行積分,也就是求圖中曲線下的面積,得到的凈電荷數(shù)即為剩余容量。這就電池容量計(jì)算的方法是目前認(rèn)為是比較精確的計(jì)算電池電量的方法。當(dāng)然設(shè)計(jì)成本也是比較高的。
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