锂离子电池

锂离子电池整理一些锂离子电池相关概念。

1 容量单位

Capacity安时: Ah(安培小时)表示电池容量,指电池可为设备供电的时间。比如: 5 Ah 电池理论上可以提供 1 安培电流 5 小时或 5 安培电流 1 小时。Energy瓦时: Wh(瓦特小时)同样表示电池容量,该电池或电池组总共可以做多少功。换算: 瓦时=电压*安时, Wh=V*Ah, 类比P=UI

2 放电倍率

C-Rate放电倍率: 动力电池的关键参数之一,最大放电倍率指该电池支持的最大工作电流。当然瞬时电流可以更大。Rate capability1 C 意味着放电电流将在1 小时内放电完整个电池。 比如2Ah电池,1C倍率放电,则该电池以2A电流持续1小时内释放完。最大工作电流A=电池放电倍率C*容量Ah

2.1 放电倍率与电池容量成反比:

由于工艺的限制,最大放电倍率与电池容量成反比。

低倍率大容量。小电流长续航,手电筒,小台扇等。

高倍率低容量。大电流大功率,吸尘器,电动工具等。

2.2 C-Rate与时间成倒数关系,理想状态下

以1C来看,是在1小时内将电池内所有的容量全部释放出来,

2C是在0.5小时(30分钟)内将电池所有的容量释放出来,

10C是在0.1小时(6分钟)内将电池所有的容量释放出来来,

0.5C是在2小时(120分钟)内将电池所有的容量释放出来,

0.1C是在10小时(600分钟)内将电池所有的容量释放出来。

2.3 按照放电倍率大小分类

容量电池: 3c以下,容量较大,低电流,长续航。充电宝,太阳能路灯,玩具,手电筒,小风扇等...

动力电池: 5c以上,容量偏小,大电流,强动力。电动工具,吸尘器等…

倍率电池: 10c以上,超大电流,超强动力。航模…

3 电池组

seriesS 串联: 电压升高,容量不变. 串联数量视负载需求。航模无刷电机使用的电调,通常不直接标识工作电压,而是标识(2s~3s)指支持2串到3串,约8v~12v。(2s~6S)支持2串到6串,约8v~24v。parallelP 并联: 电压不变,容量增加. 并联无限制,受限于(空间, 重量)航模电池常用的缩写3S,表示3颗电池串联,即(3*4v=12v)输出.

其他关键字:Internal resistance 内阻Self-discharge (rate) 自放电(率)Constant-Current (CC) 恒流Constant-Voltage (CV) 恒压

3.1 串并联

影响现实电路的因素, 由于每个电池的个体差异

组内不均衡状态. 串联需要做均衡,并联不需要

电池故障,导致断路

电池故障,导致短路. 可能性很低

3.2 2*3=6颗电池组合

对比:单颗电池按4v计算,容量设为2ah。可作功为8wh。6颗电池做串并联电池组,如下4种组合。

先串VS先并

2串3并

3并2串

3串2并

2并3串

先串VS先并

4v*2串=8v;

2ah*3并=6ah;

4v*3串=12v;

2ah*2并=4ah;

2ah*3并=6ah

4v*2串=8v

2ah*2并=4ah

4v*3串=12v

电压(V)

8

8

12

12

电压(V)

电压更高,可支持更高电压负载

容量(ah)

6

6

4

4

容量(ah)

容量更大,放电时间更长

5c放电:

5c*6ah=30A

5c*6ah=30A

5c*4ah=20A

5c*4ah=20A

5c放电:

电流更大,支持更大电流负载

wh:

可作功为:8v*6ah=48wh

可作功为:12v*4ah=48wh

wh:

可作功总数相同 (6颗*8wh=48wh)...

均衡版

3

1

2

1

均衡版

断路损失

‘-1.3

’-1/6

‘-1/2

’-1/6

断路损失

短路保险丝

3

6

2

6

短路保险丝

2s3p

3p2s

3s2p

2p3s

市面上的电池组多数会使用先并联再串联。方便均衡。 若需要8v电压输出,则会用到3并2串,3p2s。 若需要12v电压输出,则会用到2并3串,2p3s。

3.3 3*3=9颗电池组合

单颗电池按4v计算,容量设为2ah。可作功为8wh。9颗电池串并联。

先串VS先并

3串3并

3并3串

先串VS先并

3颗串联12v;再并联增加容量

3颗并联6ah;再串联升压到12v

4v*3串=12v;2ah*3并=6ah

2ah*3并=6ah;4v*3串=12v

wh:

可作功为:12v*6ah=72wh放电能力与容量均相同。

wh:

1 均衡

3串需要3个均衡版

只需要1个均衡版

1 均衡

2 断路

故障电池所在的串整串失效,整组容量损失1/3。

故障电池所在的并联组电压不变,整组容量损失1/9

2 断路

3 短路

3个保险丝

9个保险丝

3 短路

注: 较廉价的,中小功率的更多使用先并再串,方便均衡。