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2015年(18)

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分类: 嵌入式

2015-11-03 16:42:58

一.锂电池的基本知识
1.C的概念
这是一个很基本的概念:
C为放电倍率:用来表示电池充放电时电流大小的比率,即倍率。如1200mAh的电池,0.2C表示240mA(1200mAh的0.2倍率),1C表示1200mA(1200mAh的1倍率)。
在我们购买充电电池,经常说的是多少多毫安时,比如说我手上的一个MP3上拆下来的锂电池,是280mA.h,常用的手机电池,一般去到1000到3000毫安时之间。
C的概念就是以 这个 毫安时数为数值的一个电流值,比如说MP3那个电池,它的1C=280mA。
这个概念有什么用呢?
如果你阅读更多的关于充电放电的技术要求和相关文章,你就会发现,经常提到“以0.3C充电”,“最大放电电流不能超过2C,一般控制在1C以下。”
因为,每个电池的充放电要求是不一样的,而对于同一类电池,往往其充放电电流值都是以C为单位,自然是因为跟它的容量(也就是那个”毫安时“数 )有关,所以,定义一个C,就是一个标准单位的意义。
从这个C,我们可以知道一些基本的常识。
(1) 电池该充电多久?
  一般常用的镍镉电池和锂电池,推荐的标准充电时间都是15小时,但是这个时间是怎么算出来的呢?
前面说过,充电电流跟C有关,一般设定为0.1C的充电电流,这样算的话,理论上应该是10小时,但是,一般考虑到充电效率的问题,厂家建议充电到容量的1.5倍,所以标准时间是15小时。
当然了,现在很少有充这么久的了,因为电池本身性能提高,可承受的充电电流增大了,自然时间就缩短了。比如锂电池,快充模式下,一般设置为0.3C到1C,不过一越低越有利于电池寿命和充电效率,一般在0.5C以下为好。

同样的道理,对于放电也是这么回事。
但是,关于问题,有一点要补充,那就是,充电电流和充电时间之间并不是简单的线性关系。
比如说,以0.1C的速率充电,结果却需要15个小时,并不意味着就充到了容量的1.5倍,这里头主要是充电效率的关系,而我的理解是,恒定的电流在不同的时间里充进的容量不是恒量。
这个我没搞太清楚,但可以记住简单的结论:
充电电流越小,相应的充电时间越长,比如说,假设以0.3C,需要差不多4个小时,那以0.2C充,就要多于5个小时,以0.5C充,就少于2个小时。
对于放电也是如此,对放电来说,放电时的容量利用率是非线性变化的。
(2) 放电深度的概念
所谓放电深度,就是指所放电量与所储存电量(标准容量)的比值。比如说,放电深度为20%,就是说放到剩下80%的容量。数字越小,就意味放电越浅。
提到这个概念,简单的是有两个相关的概念:
<1>使用寿命的关系,放电深度越深,寿命就越容易缩短;
<2>放电深度越往深处走,电压和电流就越不能保证。反过来说,很多时候,电量计用电量作为电池工作终止条件,也就是为了保证一定的电压和电流平台,另外就是从寿命出发。与寿命有关
因素比较多,它除了跟 放电深度有关,还与放电速率有关,简单说,就是“细水长流”、“厚积薄发”。
(3)充电方式
锂电池的充电模,基本方向是 恒流,但它的充电程式较为复杂。主要有两种,较为简单的是纯粹恒流。即CC,这个往往要配合充电时间的控制。比较先进的也是比较典型的是 CCCV,即恒流+恒压。CCCV就是说先以一个较大的充电速率,这个阶段叫快充,充到了一个电压阀值,转入涓充模式,使电压一点一点上升到最高电压,这个时候,容量就比较接近标准容量了,而快充模式结束时,一般可以充到80%左右。这个电压阀值称为过压阀值,现在的锂电池的最高电压大多去到4.35V,面对这种情形,一个推荐的标准阀值是4.2V。但是,要记住,它只是一个统计值,大多数时候,我们会选择一个稍低一点的,但也不能太低,太低的话,充电效率不高。

二.锂电池的几个重要参数
1、电池容量
电池的容量由电池内活性物质的数量决定,通常用毫安时mAh或者 Ah表示。
例如1000 mAh就是能以1A的电流放电1h,换算为所含电荷量大约为 3600 C。
2、标称电压
电池正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。
一般情况下单元锂离子电池为3.6V、磷酸铁锂电池为3.2V。
3、充电终止电压
可充电电池充足电时,极板上的活性物质已达到饱和状态,再继续充电蓄电池的电压也不会上升,此时的电压称为充电终止电压。
锂离子电池为4.2 V、磷酸铁锂电池为3.55-3.60V。
4、放电终止电压
放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。放电终止电压和放电率有关。
一般来讲单元锂离子电池为2.7 V、磷酸铁锂电池为2.0-2.5V。
5、电池内阻
电池的内阻由极板的电阻和离子流的阻抗决定,在充放电过程中,极板的电阻是不变的,但离子流的阻抗将随电解液浓度和带电离子的增减而变化。
一般来讲单元锂离子电池的内阻为80-100 mΩ、磷酸铁锂电池小于20mΩ。
6、自放电率
是指在一段时间内,电池在没有使用的情况下,自动损失的电量占总容量的百分比。
一般在常温下锂离子电池自放电率为5%-8%。

三.几款锂电池介绍
 
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