鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:983次 | 2020年09月22日
18650和聚合物電池你了解嗎?
混淆的電池類型
不同類型電池原理基本都是相同的,都有正極、負(fù)極以及電解液,目前主流鋰離子電池單節(jié)標(biāo)稱電壓一般為3.7V,正極材料一般為鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰(也叫三元材料)、磷酸鐵鋰或錳酸鋰等,負(fù)極材料一般為石墨,電解液一般為六氟磷酸鋰溶液。
業(yè)界通常用鋰離子電池的外形尺寸來(lái)標(biāo)識(shí)電池型號(hào),鋰離子電池可以按照不同規(guī)則分為多種類型:如電壓區(qū)分的高壓鋰離子電池、標(biāo)準(zhǔn)電壓鋰離子電池,放電倍率區(qū)分的標(biāo)準(zhǔn)電池(最大1C放電)、倍率電池(大于1C放電),還有按照正極材料區(qū)分的純鈷酸鋰離子電池、三元鋰離子電池、鋰鐵電池(就是某廠忽悠的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的鐵電池)。
被廣泛提及的鋰離子電池多按外殼封裝材質(zhì)區(qū)分,比如以18650為代表的鋼外殼封裝和以鋁外殼封裝的早期手機(jī)電池。主流的則是鋁塑復(fù)合膜封裝的鋰離子電池,我們稱之為鋰聚合物電池或叫軟包裝電池。
辨別設(shè)備所使用電池并不難,18650電池18mm的直徑厚度注定了其產(chǎn)品規(guī)格厚度必然大于18mm,且長(zhǎng)于65mm。不過(guò)18650較低的成本決定了其市場(chǎng)占有率,所以希望價(jià)廉的可以選擇18650,希望輕薄的不妨選擇鋰聚合物電池。
沒(méi)有節(jié)操的容量標(biāo)注
不了解什么時(shí)候開(kāi)始,很多人總是以大為美,覺(jué)得電池容量越高越好,可其實(shí)真的有這么大容量的電池么?
按照目前普遍標(biāo)注的總?cè)萘?,?0000mAh為例,就算使用進(jìn)口產(chǎn)品也要5個(gè)一起的并聯(lián)工藝,更別說(shuō)國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品的更多串并聯(lián)了。
小巧輕薄還便攜,動(dòng)不動(dòng)就50000mAh的充電寶,很可能是忽悠人的,更可氣的是用產(chǎn)品型號(hào)來(lái)誤導(dǎo)消費(fèi)者的,如50000M充電寶,買回來(lái)才了解,原來(lái)50000M是產(chǎn)品型號(hào),而不是充電寶容量。
18650電池的串并聯(lián)組合關(guān)于電池本身的一致性有著很高的要求,單一電池若內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題,比如電池組中其中一個(gè)電池低電壓,那么勢(shì)必拉低整組電池的電壓值并新增內(nèi)阻,若仍然使用原來(lái)的電流電壓進(jìn)行充電極有可能引起電池發(fā)熱爆炸,鋁塑軟包裝的鋰聚合物電池也存在這個(gè)情況。
只不過(guò)相關(guān)于鋼殼封裝的18650鋰電來(lái)說(shuō),鋰聚合物電池不會(huì)爆炸,但是無(wú)可防止地會(huì)發(fā)生燃燒。所以產(chǎn)品標(biāo)注的電池容量并不是越大越好。
另外,就算是符合容量標(biāo)注,可事實(shí)上可以供應(yīng)的電量到底會(huì)有多少呢?為了更為直觀講解這個(gè)貓膩,我們拿應(yīng)急啟動(dòng)電源的近親--充電寶說(shuō)事。
電池的容量代表著電池本身可以供應(yīng)的電量,就跟水池相同,越大的水池存水量越大,充電與放電的過(guò)程就好比水池蓄水與放水的過(guò)程,必須要有壓力差才能形成水流。要給3.7V的電池充電,用3.7V的電壓肯定充不了,必然要更高的電壓。
市面上標(biāo)注10000mAh的充電寶內(nèi)部使用的都是3.7V的標(biāo)準(zhǔn)電壓電池,當(dāng)要為同樣內(nèi)置3.7V電池的設(shè)備充電的時(shí)候(目前絕大部分使用鋰離子電池的設(shè)備電池均為同樣3.7電壓),必須升壓至5V(USB接口標(biāo)準(zhǔn)電壓,USB-C除外),附帶上升壓板的電池在轉(zhuǎn)換時(shí)的轉(zhuǎn)換率91%(這還是比較好的電池),實(shí)際上充電寶輸出所能供應(yīng)的電量如下公式:
C=C1×(3.7&pide;5)×0.91=10000mAh×0.74×0.91=6734mAh(其中C表示5V有效輸出容量,C1表示電池容量)
也就是說(shuō),標(biāo)稱10000mAh的容量電池的充電寶,在實(shí)際使用中充電寶所能供應(yīng)輸出的電量,按照最優(yōu)計(jì)算也只有6700mAh,以后別再被忽悠,良心商家會(huì)在產(chǎn)品上標(biāo)注電池容量的同時(shí)標(biāo)注出有效輸出容量(實(shí)際可用容量)。
倍率電池的知識(shí)盲區(qū)
鋰離子電池的放電倍率,我們一般用字母‘C’來(lái)表示,1C則表示該電池最大放電電流為1倍放電,舉例:1個(gè)1000mAh的10C鋰離子電池,則表示該電池最大放電電流為10倍,則其最大放電電流為:10×1000mA=10A。
一般我們稱1C放電的鋰離子電池為標(biāo)準(zhǔn)電池,2C-10C放電的為小倍率電池,超過(guò)10C的為高倍率電池。
倍率電池與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電池的重要差別在于,制作工藝上的不同,標(biāo)準(zhǔn)電池與小倍率電池多采用極片卷繞的工藝制作,而供應(yīng)急啟動(dòng)電源使用的高倍率電池其內(nèi)部極片則是采用疊片的工藝制作,這也間接供應(yīng)了一個(gè)簡(jiǎn)易的分辨方法,纏繞工藝的電池兩邊會(huì)略厚,平整度稍差,而疊片工藝的倍率電池則相當(dāng)?shù)钠秸秸?/p>
由于倍率電池是為了滿足嚴(yán)苛的大電流放電要求,其采用了更厚的極片、更厚的鋰離子隔離膜,相同體積,容量反而會(huì)略有減少,不過(guò)相關(guān)于安全性來(lái)說(shuō),犧牲的小額容量就不足為道了。
作為應(yīng)急啟動(dòng)電源,其跟充電寶最大的差別在于,應(yīng)急啟動(dòng)電源是要瞬間大電流放電,以供車輛啟動(dòng)電機(jī)進(jìn)行點(diǎn)火啟動(dòng),此時(shí)便要使用倍率電池作為動(dòng)力了,一般較好的大倍率電池使用35C-40C倍率放電,傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)電池就未必能勝任此工作了,若黑心商家采用標(biāo)準(zhǔn)電池為應(yīng)急啟動(dòng)電源產(chǎn)品供應(yīng)電力,壽命估計(jì)不會(huì)長(zhǎng),瞬間的大電流放電極為容易擊穿鋰離子隔離膜,輕則使用數(shù)次就廢,重則當(dāng)場(chǎng)發(fā)熱燒毀。
可有可無(wú)的保護(hù)電路
在鋰離子電池或鋰離子電池組使用過(guò)程中,為防止使用者的錯(cuò)誤操作而造成電池升溫,電池內(nèi)電解液的分解而出現(xiàn)氣體使其內(nèi)壓上升,導(dǎo)致金屬鋰等的析出而造成有起火及電池破裂的危險(xiǎn),以及過(guò)放電使電池特性劣化等各種原因,在鋰離子電池回路中勻要采用保護(hù)電路。
對(duì)鋰離子充電電池的保護(hù),必須有以下4個(gè)保護(hù)功能,以保證電池的安全性和可靠性。
過(guò)充保護(hù),防止電池充電時(shí)超過(guò)電池的充電限制電壓,電池過(guò)充,極易導(dǎo)致電池的特性劣化、起火及破裂,確保安全性。
過(guò)放保護(hù),防止電池放電時(shí)超過(guò)電池放電限制電壓,電池過(guò)放,直接導(dǎo)致電池內(nèi)部電化學(xué)性能劣化,輕則影響電池使用壽命,重則電池報(bào)廢。
過(guò)電流保護(hù)防止MOSFET的破壞,讓電池在所能承受的最大充電電流值內(nèi)安全充電。
短路保護(hù),防止因操作不慎,直接將正負(fù)極導(dǎo)通,而導(dǎo)致電池的起火爆炸等,確保使用以及搬運(yùn)時(shí)的安全性。
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