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鋰電池電壓為什么是3.7v

鉅大LARGE  |  點擊量:8474次  |  2018年06月05日  

摘要
我們現在設計電子產品,很多時候也用鋰電池供電,同手機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問,也許對使用和設計鋰電池供電包括設計電池充電器來說,很有必要。

  我們現在設計電子產品,很多時候也用鋰電池供電,同手機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問,也許對使用和設計鋰電池供電包括設計電池充電器來說,很有必要。

  現在好多關注鋰電池放電的人,都有這樣的體會,就是當鋰電池從充滿電壓4.2V放電到3.7V時,時間很長,但一旦過了3.7V就放電很快了,沒錯,確實這樣。下面翻閱一些鋰電池的一些資料,給大家做一個總結。

  一,先說一下電池的放電平臺,就是指充滿電的鋰電池在放電時,電池的電壓變化狀態。電池恒流放電,電池電壓要經歷三個過程,即下降、穩定、再下降,在這三個過程中,穩定期是最長的。穩定時間越長,說明電池的放電平臺越高。放電平臺的高低,與電池制造工藝息息相關。就是因為各個鋰電池廠家的市場定位不一樣,技術工藝手段不同,其控制的放電平臺就不一樣,質量也就有很大差別。

  一般地,一節18650的鋰電池滿電壓4.2V,當用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,在這段時間里根據充電電池特性,做出一個圖如下,可以更好理解電池容量和電壓電流時間與放電平臺關系:

  鋰電池電池容量與放電平臺理解示意圖

  容量(C)=放電電流×電池放電平臺時間

  對于1節容量為2200mAh的18650鋰電池來說,1C放電到3.7V用時1小時,

  容量(C)=2200mA×1小時=2200mAh

  那么問題就來了,對于好一點的鋰電池,一般在我們做產品測試時會在3.7V以后電壓下降的很快,那么在短時間內放的電量就很少。相反不好的電池在4.2V到3.7V放電的時候,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,電池放電所經歷的一個時間長度,是衡量電池好壞的重要指標。不過,不要一味地追求高平臺,有時候平臺電壓高,容量卻下降了,因為,不同倍率條件下,平臺電壓是不同的,因此,平臺的問題應從多方考慮。既要容量高,又要在指定電壓持續時間長,才算真正的好電池。

  什么又是放電率的呢?

  放電率F:[1/時],意思是“N小時充(放)電率,常常只說”數“,而不說單位;F也稱做”N小時充(放)電率“,F=1/(N小時),

  一般可以這樣計算:I=0.1X[1/(N小時)]XC

  舉例,電池容量時2200mAh,以0.1C的電流充電,相當于明確:對電池的充電電流I=0.1[1/時]X2200[毫安時]=220[毫安]

  借助上面的鋰電池電池容量與放電平臺理解示意圖,能比較好的理解充電電池容量和電池的放電平臺的道理,也可以說是衡量電池高功率的工作時間,同樣兩個電池容量是相同的,充滿電后假設同時從4.2V放到3.7V,但是一個時間長,一個時間短,就是時間長的電池平臺高,就是高電壓的時間工作時間長,比如這兩個電池用在手機上,待機時間是相同的,但兩個手機一起打電話,平臺時間長的電池通知時間會長,平臺時間短的電池通話時間會短

  二,對于這個圖,另一個含義,對理解鋰電池的電量管理監測也很有意義。

  比如,目前,對充電電池進行電量監控方法,一般有兩種。

  測量電池電壓方法。當充電器在充電時檢測電池電壓,當電壓達到規定電壓值時就認為充滿。如鋰電池的電壓充到4.2V時就認為充滿。檢測電壓的電壓表精度要達到正負1%的精度。因鋰電池過充電要損壞。如果想監視電池充放電的話,書上有很成熟的電路可以參考,如果只是測量一下的話那就好辦了,根據容量計算一下負載電阻,用標準放電電流放電,這時再檢測電壓,只要能達到或接近標稱的放電時間就行。

  測量電池電壓這種方法,有很多不足例如對于不同廠商生產的電池,其開路電壓與容量之間的關系各不相同等。優點是設計成本比較低。

  還有一個常用的監測剩余電量的方法是,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間,通過測量流入/流出電池的凈電荷來估算電池剩余容量。對流入/流出電池的總電流進行積分,也就是求圖中曲線下的面積,得到的凈電荷數即為剩余容量。這就電池容量計算的方法是目前認為是比較精確的計算電池電量的方法。當然設計成本也是比較高的。

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