锂电池的最大充电电流和放电电流,你知道是什么吗?
现在接触了更多的电子设备,对电池也有了更多的了解。先说电池容量,普通的5号碱性电池,容量大概在200mah左右。这个容量的意思是,如果电池外接的设备耗电量是200ma,那么这个电池能工作1小时。如果是南孚电池,容量会高一些,高多少你能猜到吗?
它有一句广告语:一节能比六节强~~~
所以南孚电池的容量大致在1200mah左右(如果是虚假广告不要怪我)。
然后是锂电池,因为锂电池是可定制的,它的容量和体积是成比例的,所以我们能看到各种容量、电压的锂电池。
锂电池的容量,我们在锂电池的外观上就可以看到,例如800mAh、1200mAh等。
看这个容量的单位,其实就能看出来一些深层次的含义。比如标称为800mAh的锂电池,表示的意思就是:如果这个电池给设备供电时,设备需要的电流是800mA,那这个电池用1个小时就耗完电了。
当我们需要更深的了解这个电池的时候,电池的厂家会给出这个电池最大的放电电流和最大允许的充电电流。但是,给出的往往是0.5C、1C、3C这些数字。这时候,就需要我们自己再计算一下了。
计算过程,不是很复杂。具体的计算方法如下:
例如,一个标称容量为800mAh的电池,最大允许的充电电流是0.5C,那么它的最大允许充电电流就是800*0.5=400mA;最大允许的放电电流是2C,那么它的最大允许放电电流就是800*2=1600mA,即1.6A。
这个值有什么意义?
首先你要明白一点,电池的放电能力不是无限大的,不是说容量足够大就行。因此在选择电池的时候,要根据设备的耗电量来判断。
所以,如果你是玩航模、四轴、平衡车的朋友,在买锂电池的时候,一定要问清楚电池的放电能力!
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锂电池基本参数,结合电动自行车电池应用分析
锂电池应用及其普遍,手机及数码产品、平板电脑及笔记本、电动工具、电动自行车、电动汽车、后倍电源及储能等各个领域。锂电池的类型也多种多样。
这里我们重点介绍一下锂电池的几个重要参数。并结合电动自行车电池在应用中的分析。
一、充放电倍率
充放电倍率高越好。“C”是形容电池充放电电流大小的专用符号。1C放电就代表1小时内把电池从满电放到空的电流大小。
电池容量为2000mAH,那么这颗电池的1C放电电流就是2Ah。
比亚迪e6电动汽车中使用的电池组容量是200AH,则这个电池1C放电电流就是200Ah
一个电池如果用高倍率放电,通常放出的能量比低倍率少。
上图为不同放电倍率下锂电池放出的电量,从上图测试结果可知这颗动力电池使用2C放电放出的能量只有1C放电下的96%电量,使用0.2C放电放出的能量只有1C放电下的102%电量。
二、充放电循环次数
循环次数越多越好。500次是锂电池的常见值,根据不同材料制作的锂电池充放电次数从300-3000次不等。这个值的具体含义每个工厂可能略有不同,大致可以理解为:按厂商规定的充放电倍率(比如1C放电,0.3C充电;每次从0%充放到100%,照此循环)下,500次循环后,电池容量还剩最初的80%。 充放电次数和使用习惯的关系太大了,我们举几个例子。
1、充放电强度对循环次数的影响
工厂标注:每次从0%充放到100%,1C放,0.3C充,500次后容量衰减到80%,这是最严苛的测试循环,也可以不这么严格,看下面
如果每次电量的循环都在25%-75%,1C放,0.3C充,2000次后容量衰减到80%
如果每次电量的循环都在25%-75%,3C放,0.3C充,1600次后容量衰减到80%
2、浅充浅放对寿命的影响
工厂标注:每次从0%充放到100%,1C放,0.3C充,500次后容量衰减到80%,是最严苛的测试循环,也可以不这么严格,看下面
每次电量的循环都在25%-75%,1C放,0.3C充,2000次后容量衰减到80%
每次电量的循环都在50%-100%,1C放,0.3C充,1800次后容量衰减到80%
以上两个例子可看出充放电的倍率越小、越有利于寿命提升;浅充浅放也有利于寿命提升。
三、内阻
内阻越小越好,这个参数随负载大小、温度等因素随时变化,随着电池寿命减少,内阻也在逐渐增大。内阻越小的电池越可以高倍率充放电,18650的普通电池内阻在50mΩ左右,动力型的18650电池在15mΩ左右。
想知道内阻多大需要用专用的设备测量,普通万用表不行。
内阻测试仪
上图为电池内阻测试仪
四、电池一致性
采用相同材料、相同工艺生产的电池在容量、内阻、充放电曲线上的一致性越高越好。电池能否大规模组成电池组这一点非常关键,电池组规模越大对一致性要求越高。
根据电动自行车用锂电池的应用,对各参数做详细分析。
绝大多数电动车用的都是铅酸电池。从2005年后开始出现了采用锂电池的电动自行车,常见的规格是电压36V/48V,容量8Ah-12Ah。带脚蹬子的那种电动自行车如果使用48V12Ah的锂电池,纯电续航达35公里。
一、充放电倍率
驱动自行车对充电方面没有特别要求,常见的充电倍率是0.1C-0.3C之间,电池厂轻松达标,但放电倍率上稍高,至少要满足1C,这对电池厂来说压力也不大。但是目前还有一种电动摩托车,采用踏板摩托车外形,时速甚至可以超过60km/h,这种车对电池的要求一下提高到2C-3C,所以如果你是自己组装这种高性能电动车,选购电池时要计算好。
厂商配的电池往往不用操心,自己配的电池一般有3种类型:磷酸铁锂电池,三元锂电池,动力三元电池。他们最高的放电倍率分别是:1.5C,2C,3C。你也可以通过增大电池组的容量来提升1C放电对应的电流。
二、充放电循环次数
磷酸铁锂电池寿命约2000次,三元锂电池约800次,动力三元锂电约800次。但是由于电动自行车中往往不是单体电池,木桶效应导致成组后第一次出现容量上的故障,时间上会提前,大约是单体寿命周期的1/4到1/2。
当然,这也和使用习惯相关。刚刚说过的一切规律在这里都适用,因为我们这里涉及到另一种正极材料:磷酸铁锂了,所以要单说一下。
上图为改装电摩中使用的磷酸铁锂电池组
磷酸铁锂的能量密度比三元锂电低40%,同样能量的电池磷酸铁锂体积大,分量沉,优势在于循环次数多,好保养。比如还是刚刚所说的条件,三元锂电满电存放3个月,电池容量衰减到初始的80%,但磷酸铁锂面对这样严酷的存放条件还可以保持90%,虽然也损失了,但远没有三元锂电那么严重。
这个原因和磷酸铁锂绝大部分能量(85%以上)都集中在3.2V电压上有关,虽然这种电池充电的截止电压有3.6V,但从3.6V到3.2V的区间内存储能量还不到总能量的1%,即便充满后,放置几分钟电压也会回落到3.2V。所以磷酸铁锂自动维持低的电压应力。不容易形成钝化膜。
三、电池内阻
选用的动力电芯的内阻比普通电芯会小,这样意味着电池内部通过电流的所受到阻力越小。
四、电池一致性
一致性问题更加重要,目前电动自行车采用的单体电池大致有2类:
1、小单体电池,也就是18650电池,容量2.2Ah-2.6Ah,每组电池单体数量20个-500个。
2、大单体电池,容量一般为20Ah-40Ah之间,每组电池单体数量15个-30个。
我们以72V40Ah的电池组为例,如果采用小单体电池,就需要20串19并的方式,共380颗18650电池。每20颗首尾相接为一条,19并电池组在任何时候充放电都要求电压差在0.02V以内,听上去要求很高,但实际上却不像想象中的难,因为18650电池的工艺已经非常成熟,同批次电池的一致性相当的好。
上图为大单体电池
如果采用20Ah大单体电池,就需要20串2并的方式,共40颗大单体电池,只要这40颗工作起来同步就没问题了,总得来说大单体电池成组后在一致性上出现问题的几率更小。不利因素也有,如果是磷酸铁锂的大单体电池,一致性会比三元锂电差很多,所以电池组都需要再添加一个自动均衡的电路,在每次充电的末尾判断哪一颗电池需要单独多充一会儿电,来解决磷酸铁锂一致性不佳的弱点。
一致性问题在这里已经上升到很重要的地位,使用一致性不好的电池进行组装,必然影响电池组的使用寿命。
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