电池电压与容量的关系

       锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率。这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径。取电池电压的方法。就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样。但是实际上锂电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多。用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化。放电电流越大,电压越低。在没有电流的情况下,电压最高;环境温度对电池电压的影响,温度越低,同等容量电池电压越低;循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化。放电平台降低。所以相同电压所代表的容量也相应变化了;不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异。

       不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异。钴锂电池和锰锂电池的放电平台就完全不同。以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定,一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态。暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,都会造成电池电压很快降低。此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多。而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升。这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象。

       电池的电压在放电过程中一直在降低,比如电池3.6v,19ah,19ah的容量不是放到0v,而是2.几或3.几时,放电容量是19ah,如果放到0v,容量会比19多一点点,过放的话,会损伤电池的寿命。

       设计优秀的话,仪表的截止电压和电池的电压基本相同,当电压到达某个数值时比如3V,电池就放完了,或者说接近放完了,仪表也就就到了最低的工作电压,如果说仪表的最低工作电压比较高,比如低于3.6v就不能工作,那么就存在电池还有电,仪表就不能工作的情况,这种情况下,应该提高外部供电电压。

       电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一,它表示在一定条件下(放电率、温度、终止电压等)电池放出的电量(可用JS-150D做放电测试),即电池的容量,通常以安培·小时为单位(简称,以A·H表示,1A·h=3600C)。

       电池容量按照不同条件分为实际容量、理论容量与额定容量,电池容量C的计算式为C=∫t0It1dt(在t0到t1时间内对电流I积分),电池分正负极。

       在某一放电率下于25℃放电至终止电压所提的最低限度的容量是设计与生产时的规定的电池的容量,这叫做某一放电率RH的额定容量。

方形锂离子电池

       电池容量一般以AH(安培小时)计算,另一种是以CELL(单位极板)几瓦(W)计算。(W/CELL)

       1.Ah(安培小时)计算,放电电流(恒流)I×放电时间(小时)T。例如7AH电池如果连续放电电流0.35A,那么时间可连续20小时。

       2.充电时间以15小时为标准,充电电流为电池容量的1/10,快速充电会减少电池寿命。

       电池容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是“mAh”,中文名称是毫安时(在衡量大容量电池如铅蓄电池时,为了方便起见,一般用“Ah”来表示,中文名是安时,1Ah=1000mAh)。若电池的额定容量是1300mAh,即130mA的电流给电池放电,那么该电池可以持续工作10小时(1300mAh/130mA=10h);如果放电电流为1300mA,那供电时间就只有1小时左右(实际工作时间因电池的实际容量的个别差异而有一些差别)。这是理想状态下的分析,数码设备实际工作时的电流不可能始终恒定在某一数值(以数码相机为例,工作电流会因为LCD显示屏、闪光灯等部件的开启或关闭而发生较大的变化),因而电池能对某个设备的供电时间只能是个大约值,而这个值也只有通过实际操作经验来估计。

       通常我们讲电池容量是以安时为单位,这是基于已经确定的某一个电池。

       比如我们说这块手机电池容量是多少;这块电瓶车电池容量是多少,都是分别针对不同电池来说的。针对电池电压已经确定,而没有考虑实际电压,只需要说安时就能代表这块电池容量。

       然而对于不同电压的电池,我们就不能单纯的用安时来代表容量,比如一块12V20AH的电池,一块15V20AH的电池,哪怕都是20AH,供给相同功率负载,设备都能正常工作,但持续时间是不一样的,所以标准容量应该以功为单位。

       再举个例子,一个设备能支持12V、也能支持24V,用一块12V(20AH)电池供电,能提供一个小时,那么用两块串联会变成24V(20AH)其中安时没有增加,但持续时间会长一倍,所以容量此时应考虑为电池所容纳的功,而不能单纯考虑为安时。

       W(功)=P(功率)*T(时间)=I(电流)*U(电压)*T(时间)

       这样讨论电池容量才有实际意义,必须实事求是,否则可能出现一块手机电池还比电瓶车电池容量大的说法,这显然不科学。

       给一个电池进行恒流恒压充电,然后以恒流放电,放出多少电量就是这个电池的容量,蓄电池,镍氢电池等,但是锂电池就不行,它有个最低放电电压,即放电电压不能低于2.75V,通常以3.0V为下限保护电压。例如锂电池容量是1000mAh,则充放电电流就1000mA,在电池最高电压4.2V内放到3.0V,放出来的容量才是电池最真实的容量。

       蓄电池的容量是衡量蓄电池性能的一项重要指标.一般用安时来表示.放电时间(小时)与放电电流(安培)的总称,即容量=放电时间×放电电流.电池的实际容量,取决于电池中活性物质的多少和活性物质的利用率.活性物质是量越多,活性物质利用率就越高,电池的容量也就越大.反之容量越小,影响电池容量的因素很多,常见的有以下几种:

       (1)放电率对电池容量的影响

       铅蓄电池容量随放电倍率的增大而降低,也就是说放电电流越大,计算出电池的容量就越小.比如一只10Ah的电池,用5A放电可以放2小时,即5×2=10;那么用10A放电只能放出47.4分钟的电,合0.79小时.其容量仅为10×0.79=7.9安时.所以对于给定电池在不同时率下放电,将有不同的容量.我们在谈到容量时必须知道放电的时率或倍率.简单的讲就是用多大的电流放电。

       (2)温度对电池容量的影响

       温度对铅酸蓄电池的容量影响较大,一般随温度降低,容量的下降,容量与温度的关系如:

       Ct1=Ct2/1+k(t1-t2).t1t2分别是电解液的温度,k为容量的温度系数,Ct1温度为t1时容量(Ah),Ct2是温度为t2时的容量(Ah)在蓄电池生产标准中,一般要规定一个温度为额定标准温度,如规定t1为实际温度,t2为标准温度,(一般为25摄氏度)负极板受低温的影响要比正极板敏感.当电解液温度降低时,电解液粘度增大,离子受到较大的阻力,扩散能力下降,电解液电阻也增大,使电化学反应阻力增加,一部分硫酸铅不能正常转化.充电接受能力下降,结果导致蓄电池容量下降.

       (3)终止电压对电池容量的影响

       当电池放电至某一个电压值以后,产生电压急剧下降,实际上所获得的能量非常小,如果长期深放电,对电池的损害相当大.所以必须在某一电压值终止放电,该截止放电电压叫放电终止电压.设定放电终止电压,对延长蓄电池使用寿命意义重大.一般我们所维修的电动车电池,电摩电池的放电终止电压为每格1.75伏,也就是说一节12伏电池为6格,其放电终止电压是6×1.75=10.5伏.[2]

       (4)极板的几何尺寸对电池容量的影响

       在活性物质的量一定时,与电解液直接接触极板的几何面积增加,电池容量的增加,所以极板的几何尺寸,对电池容量的影响不可忽视.

       ①极板厚度对容量的影响

       活性物质的量一定,电池容量随极板厚度的增加而减少,极板越厚,硫酸与活性物质接触面就越小,活性物质的利用率越低,电池容量越小.

       ②极板高度对容量的影响

       在电池中,极板的上下两部分的活性物质利用率存在着较大的差异,实验证实,放电初期,极板上部比下部的电流密度大约高出2倍~~2.5倍,这种差别随着放电时的推移逐渐减少,但上部要比下部的电流密度大.

       ③极板面积对容量的影响

       活性物质的量一定,极板几何面积越大,活性物质的利用率也越高,电池的容量越大.在电池壳体相同,活性物质量不变情况下,采用薄极板增加极板片数,也就是增加了极板的有效反应面积,从而提高了活性物质的利用率,增加了电池的容量。

source:http://www.juda.cn/news/14576.html

关闭菜单