7.3.3 锂电池常见规格参数
1.电池容量
用Ah(安时)或mAh(毫安时)标注,这表示在一定条件下(放电倍率、温度、终止电压等),可以将电池放出的电量大小理解为电池的容量,通常以安培·小时为单位。如标称1 000 mAh电池,如果以1 000 mA放电,可持续放电1 h。如果以500 mA放电,可以持续放电2 h。但是因为电池放电并不均匀,实际上和理论上还是有些差距。
2.电量
上述容量的表示方法只注重了电流参数,没有增加电压参数,电量的表示方法则将两者进行了综合,计算方式为
电压容量(Ah)=电量(单位为Wh)
这里所说的电量概念同日常生活中“多少度电”的概念是一致的。
3.电池电压
电池电压用V标注,表示电池正负极之间的电压压降。目前工业生产的锂电池单体电芯的额定电压大多为3.7 V,为了让电池能有更高的工作电压和电量,必须对电池单体电芯进行串联和并联构成锂聚合物电池组,电池组上面经常出现S和P的字样,S表示串联,P表示并联。例如,“6S1P”就是6节电芯串联,如果是“4S2P”就是每4节电芯串联,然后2串这样的电芯组再并联成一块完整的电池,如图7-9所示。电芯单体1节标注电压为3.7 V,充满电压为4.2 V。
图7-9 锂电池电芯组合方式
(a)3S1P;(b)2S2P
4.放电倍率
锂聚合物电池能以很大电流放电,这类电池通常也被称为动力电池;普通锂离子电池不能以大电流放电,这是两者最重要的区别之一。放电倍率代表了电池放电电流的大小,代表电池放电能力,这个放电能力用C来表示,表示电池充放电时电流大小与电池自身容量之间的比率,即倍率。例如2 200 mAh的电池,0.2 C放电表示放电电流为440 mA(2 200 mAh的0.2倍率)。1 C放电表示放电电流2 200 mA即2.2 A。如果用低C数的电池大电流放电,电池会迅速损坏,甚至自燃。另外,倍率越高电池越贵,同容量的30 C电池价格可能是5 C的3、4倍。竞速无人机上使用的动力电池,其最大放电系数可以达到120 C。
5.充电倍率
充电倍率也是用C表示,只是将放电变成了充电,如1 000 mAh电池,2 C充电,就代表可以用2 A的电流来充电。超过规定参数充电,电池很容易缩短寿命和损坏。一般锂离子电池充电电流设定为0.2~1 C。
6.放电终止电压
放电终止电压是指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。不同的电池类型及不同的放电条件,终止电压不同。
7.放电温度
不同温度下的放电曲线是不同的。在不同温度下,电池的放电电压及放电时间也不同,电池应在-20 ℃~+60 ℃温度范围内进行放电工作。电池的容量和周围的温度有着密切的联系,存在反比函数的关系。我们看到电池上表明的容量是按照标准温度(气温)摄氏25 ℃计算的。
当温度每下降1℃时,相对容量大约下降0.8%。这就不难解释为什么电动车电池在冬天的容量会变小了。如果掌握了容量和温度的关系,在电池修复过程中,对于判断修复结果有重要意义。例如气温或周围温度为0℃时修复后的电池5 A放电达到100 min,不考虑环境温度这个因素,那么计算出的容量约为8 AH左右,但是由于环境温度比标准温度低25 ℃,电池本身的容量已下降了20%左右,如果加上这个因素,经过计算这块电池应该达到标准电池容量10 AH。
无人机在低温环境飞行时,应在飞行前及飞行过程中,给电池做好加温及保温工作,以保证电池的性能。
8.内阻
内阻主要是指由电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分的零件接触电阻组成,与电池的尺寸、结构、装配有关。电池的内阻很小,一般用毫欧(mΩ)来表示,内阻越小电池放电能力越强,内阻越大的电池放电能力越弱。
电池的基本参数