锂电池

2019-08-27 08:59:42      点击:

1、充电电池分类

 

有多种航模电池:镍镉电池、镍氢电池、锂电池等。镍镉/镍氢有记忆效应,能量密度比锂电池小,航模的动力电池基本是用锂电池。

 

 

2、锂电池按正极材料分类

 

锂电池的原材料主要包括正负极材料、电解液、电极基材、隔离膜和罐材等。其中,正极材料是锂电池中最为关键的原材料。

 

正极材料 钴酸锂 镍钴锰三元 锰酸锂 磷酸铁锂
工作电压(V) 3.6 3.7 3.8 3.4
能量密度(mAH/g) 145 170 110 140
循环寿命(次) >500 >500 >500 >1000
安全性 较低 较好

 

镍钴锰三元材料能量密度最大、电压更高、放电能力好,是航模电池的首选,缺点是安全性不好,使用不当容易着火。

 

3、锂聚合物电池

 

锂电池根据锂电解质的不同,又分为液体锂离子电池(LiB)和锂聚合物锂电池(LiP)两种,锂聚合物锂电池就是我们最常用的电池。

 

锂聚合物锂电池单个电芯是铝箔包软包装封装,锂聚合物电池具有超薄化特征,可以配合一些产品的需要,制作成一些形状与容量的电池。

 

 

 

 

4、锂电池参数


(1)电压


锂电池标称电压是3.7V,无论电芯的体积多大多厚,标称电压都是3.7V。3.7V是所谓的标称电压,其实锂电池的电压是在变的,充满电大约是4.2-4.3V,放电时候电压会下降(最低到2.75V左右)。锂电放电图是呈抛物线的,4.3V降到3.7V和3.7V降到3.0V,都是变化很快的。唯有3.7V左右的放电时间是最长的,几乎占到了3/4的时间。所以锂电池的标称电压是3.7V。

 

(2)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。例如某电池容量是2600mAH,表示能以2600mA(2.6A)放电一个小时,或者以26A放电0.1个小时(6分钟)。容量决定了模型的最大工作时间,容量越大能提供的电能越大,但重量和体积也越大,并且越贵。


如某一牌子的2600mAH的电池重量是224g,价格176元,同样电压的5000mAH电池重量是411g,价格401元。

 

(3)节数


锂电池标称电压是3.7V,要更高电压就要把多个电池串联。我们用S数表示电池电芯串联节数,如2S表示2节电池串联(电压是7.4V),3S是3节电池串联(电压是11.1V),如此类推。我们通常看到的电池参数不直接写电压而是写S数,然后自己再乘以3.7换算为电池的电压。


电池串联能增加电压但容量不变。增加容量需要并联,并联个数用P来表示,如2P表示2个电池并联,并联后容量加倍。如两个2600mAH的并联后电压不变,容量变为5200mAH。


如一个电池标识为2S2P,表示两个2节电池并联再串联。

 

(4)最大放电倍率(C)


电压和容量外,我们还特别关心电池的输出电流是否能满足要求,有些模型需要的电流特别大,需要十几A到几十A甚至上百A的电流。


先说个放电倍率:是指电池放电电流的数值为额定数值的倍数,就是所谓的C数。1C是指电池用1C的放电倍率放电可以持续工作1小时,如2600mAH的1C是2600mA(2.6A),可以以2600mAh持续放电1个小时。很多电池的放电/充电电流用C数来表示,很简单就可以换算为对应的电流及持续放电时间。


能以最大电流持续放电的倍率叫最大放电倍率(C数),如25C、30C等。电池最大持续放电电流等于容量乘以最大放电倍率C数,如一个2600mAH的电池最大放电倍率是25C,最大持续放电电流是2600mA*25 = 65000mA = 65A,持续放电时间为 60 /25 = 2.4分钟。反过来通过电池最大持续放电电流也算出最大放电倍率 = 最大放电电流 / 容量 。


通过最大放电倍率可以知道电池的最大放电能力是否满足要求。如一个四轴飞行器的每轴电机最大拉力时候电流是10A,4个总共就是40A。上面例子2600mAH的25C最大持续电流是60A,可以满足要求。

 

(5)内阻

锂离子电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。电池内阻大,会产生大量焦耳热引起电池温度升高,导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短,对电池性能、寿命等造成严重影响。锂电池内阻在几毫欧到几十毫欧之间。内阻小的电池的大电流放电能力强(最大放电倍率C数大),内阻大的电池放电能力弱。


由于制造过程中,每个锂电池电芯的内阻都不会一样,成品电池会尽量用内阻接近的电芯组合,如果电芯的内阻相差太大,多个电芯间充电和放电不一致,严重影响电池性能。


有些带平衡充电功能的充电器可以测试电池内阻。

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