鋰電池的電池容量

我們現在設計電子產品，很多時候也用鋰電池供電，同手機或者平板電腦用鋰電池供電(dian)(dian)一(yi)樣，熟悉了解鋰(li)(li)電(dian)(dian)池容量的學問，也許對使(shi)用(yong)和設(she)計(ji)鋰(li)(li)電(dian)(dian)池供電(dian)(dian)包括設(she)計(ji)電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)器來說，很(hen)有必要(yao)。

現在好多關注鋰(li)電(dian)池放電(dian)的(de)(de)人，都(dou)有這(zhe)樣的(de)(de)體會(hui)，就是當鋰(li)電(dian)池從(cong)充滿電(dian)壓(ya)4.2V放電(dian)到3.7V時，時間(jian)很長，但一(yi)旦過了3.7V就放電(dian)很快了，沒(mei)錯，確實這(zhe)樣。

下面翻(fan)閱(yue)一(yi)些鋰電池的一(yi)些資料，給(gei)大家做一(yi)個總結。

先說一下電(dian)池(chi)(chi)的放電(dian)平臺，就是指充滿電(dian)的鋰電(dian)池(chi)(chi)在放電(dian)時，電(dian)池(chi)(chi)的電(dian)壓變化狀態(tai)。

電(dian)池(chi)恒流放電(dian)，電(dian)池(chi)電(dian)壓要經(jing)歷(li)三個過程，即下(xia)降、穩(wen)定(ding)(ding)、再(zai)下(xia)降，在這三個過程中，穩(wen)定(ding)(ding)期(qi)是(shi)(shi)最長(chang)的(de)。穩(wen)定(ding)(ding)時間越長(chang)，說明電(dian)池(chi)的(de)放電(dian)平臺(tai)越高。放電(dian)平臺(tai)的(de)高低，與電(dian)池(chi)制造工藝息息相關。就(jiu)是(shi)(shi)因為各(ge)個鋰電(dian)池(chi)廠家的(de)市場定(ding)(ding)位不一樣(yang)，技術工藝手段(duan)不同，其控制的(de)放電(dian)平臺(tai)就(jiu)不一樣(yang)，質量(liang)也就(jiu)有很大差別(bie)。

一般地，一節18650的(de)鋰電(dian)池(chi)滿電(dian)壓(ya)(ya)4.2V，當(dang)用1C的(de)電(dian)流放(fang)電(dian)放(fang)到3.7V，放(fang)了(le)60分鐘，那么(me)我們就說電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用容量是(shi)2200mAh，在這段時間(jian)里 根(gen)據充電(dian)電(dian)池(chi)特性，做出一個圖如下，可以(yi)更(geng)好理解電(dian)池(chi)容量和電(dian)壓(ya)(ya)電(dian)流時間(jian)與放(fang)電(dian)平臺關系：

鋰電(dian)(dian)池電(dian)(dian)池容量與放電(dian)(dian)平臺理解示意圖

容量（C）=放電電流(liu)×電池放電平(ping)臺(tai)時間

對于1節(jie)容量為2200mAh的18650鋰電(dian)池來(lai)說(shuo)，1C放電(dian)到3.7V用時1小時，

容(rong)量（C）=2200mA×1小時=2200mAh

那么問題(ti)就來(lai)了(le)，對于好一(yi)點的(de)鋰電(dian)池，一(yi)般在我們(men)做產品測(ce)試時(shi)會(hui)在3.7V以后電(dian)壓下(xia)降(jiang)的(de)很快(kuai)，那么在短(duan)時(shi)間內放的(de)電(dian)量就很少。

相(xiang)反不好(hao)的(de)(de)(de)電池(chi)(chi)在4.2V到3.7V放電的(de)(de)(de)時候，電壓下(xia)降(jiang)的(de)(de)(de)很(hen)快(kuai)，而(er)在3.7V以(yi)后(hou)電壓又下(xia)降(jiang)的(de)(de)(de)有很(hen)慢，這種電池(chi)(chi)是(shi)(shi)性能(neng)不好(hao)的(de)(de)(de)一般容量也非常(chang)低。那么好(hao)的(de)(de)(de)鋰電池(chi)(chi)的(de)(de)(de)放電平臺就是(shi)(shi)3.7V。

就一(yi)般而言，在(zai)(zai)恒壓條件下(xia)，充(chong)到電壓為4.2V，電流小于(yu)0.01C時停充(chong)電，然(ran)后擱置10分鐘，在(zai)(zai)任何倍率的(de)放(fang)電電流下(xia)，放(fang)電至3.7V時，電池(chi)(chi)放(fang)電所經歷(li)的(de)一(yi)個時間長(chang)度，是衡(heng)量電池(chi)(chi)好(hao)壞的(de)重要指標。

不(bu)(bu)過，不(bu)(bu)要一味地追求(qiu)高平臺(tai)(tai)，有時候(hou)平臺(tai)(tai)電壓(ya)(ya)高，容量卻下降了，因(yin)為，不(bu)(bu)同倍(bei)率(lv)條件下，平臺(tai)(tai)電壓(ya)(ya)是(shi)不(bu)(bu)同的，因(yin)此，平臺(tai)(tai)的問(wen)題(ti)應(ying)從(cong)多方考慮。既要容量高，又要在指(zhi)定電壓(ya)(ya)持續時間長，才(cai)算真正的好電池。

什(shen)么(me)又是放電(dian)率的呢？

放電率F：[1/時(shi)]，意思是 "N小時(shi)充(chong)（放）電率，常常只說"數",而(er)不說單(dan)位;F也稱(cheng)做(zuo) "N小時(shi)充(chong)（放）電率", F =1/(N小時(shi))， 一般可以(yi)這(zhe)樣計(ji)算：I=0.1 X [1/(N小時(shi))] X C

舉例,電池容量時2200mAh,以 0.1C 的電流充電,相當于明(ming)確: 對(dui)電池的充電電流 I=0.1[1/時]X2200[毫安時]=220[毫安]

借助上面的鋰電池電池容(rong)量(liang)與放電(dian)(dian)平(ping)臺(tai)理(li)解(jie)示(shi)意圖，能比(bi)較(jiao)好(hao)的(de)(de)(de)理(li)解(jie)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)量(liang)和電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)放電(dian)(dian)平(ping)臺(tai)的(de)(de)(de)道理(li)，也(ye)可(ke)以說是(shi)(shi)(shi)(shi)衡量(liang)電(dian)(dian)池(chi)(chi)高(gao)(gao)功率的(de)(de)(de)工作(zuo)時(shi)間(jian)(jian),同樣兩個(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)量(liang)是(shi)(shi)(shi)(shi)相(xiang)同的(de)(de)(de),充滿電(dian)(dian)后假設同時(shi)從4.2V放到3.7V,但(dan)是(shi)(shi)(shi)(shi)一(yi)個(ge)時(shi)間(jian)(jian)長,一(yi)個(ge)時(shi)間(jian)(jian)短(duan),就是(shi)(shi)(shi)(shi)時(shi)間(jian)(jian)長的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)平(ping)臺(tai)高(gao)(gao),就是(shi)(shi)(shi)(shi)高(gao)(gao)電(dian)(dian)壓的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)(jian)工作(zuo)時(shi)間(jian)(jian)長,比(bi)如這(zhe)兩個(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)用(yong)在手機上,待機時(shi)間(jian)(jian)是(shi)(shi)(shi)(shi)相(xiang)同的(de)(de)(de),但(dan)兩個(ge)手機一(yi)起打電(dian)(dian)話,平(ping)臺(tai)時(shi)間(jian)(jian)長的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)通知時(shi)間(jian)(jian)會長,平(ping)臺(tai)時(shi)間(jian)(jian)短(duan)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)通話時(shi)間(jian)(jian)會短(duan) 二，對(dui)于這(zhe)個(ge)圖，另一(yi)個(ge)含義(yi)，對(dui)理(li)解(jie)鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)量(liang)管(guan)理(li)監(jian)測也(ye)很有意義(yi)。

比如，目前，對(dui)充(chong)電電池進(jin)行電量監控方法，一般有兩種。

測量電池電壓方法。當充電器在充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi)檢(jian)測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，當電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)達到(dao)規定電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)值時(shi)(shi)(shi)就(jiu)認為(wei)充(chong)滿。如(ru)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)充(chong)到(dao)4.2V時(shi)(shi)(shi)就(jiu)認為(wei)充(chong)滿。檢(jian)測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)表精度要(yao)達到(dao)正負(fu)1%的(de)(de)(de)精度。因鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)過充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)要(yao)損壞(huai)。如(ru)果想監視電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)(de)(de)話，書上有(you)很成(cheng)熟的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路可以參考，如(ru)果只是測(ce)量(liang)一下(xia)(xia)的(de)(de)(de)話那就(jiu)好辦(ban)了，根據容量(liang)計算(suan)一下(xia)(xia)負(fu)載(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻，用標(biao)準放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，這時(shi)(shi)(shi)再檢(jian)測(ce)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)，只要(yao)能達到(dao)或(huo)接近標(biao)稱的(de)(de)(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)(shi)(shi)間就(jiu)行。

測(ce)量電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓這種方(fang)法(fa)，有很多不(bu)足。例如對于不(bu)同廠(chang)商生產的(de)電(dian)(dian)池(chi)，其開路(lu)電(dian)(dian)壓與容量之間的(de)關系各不(bu)相(xiang)同等。優(you)點(dian)是設計成本比較低(di)。

還(huan)有(you)一(yi)個(ge)常用的(de)監測剩余(yu)電(dian)量的(de)方(fang)法(fa)是(shi)，在(zai)一(yi)些要求比(bi)較(jiao)精(jing)確電(dian)池(chi)容(rong)量的(de)地方(fang)， 了解電(dian)池(chi)剩余(yu)容(rong)量用估算(suan)電(dian)池(chi)使用時間，通過測量流(liu)(liu)入/流(liu)(liu)出(chu)電(dian)池(chi)的(de)凈電(dian)荷來(lai)估算(suan)電(dian)池(chi)剩余(yu)容(rong)量。對(dui)流(liu)(liu)入/流(liu)(liu)出(chu)電(dian)池(chi)的(de)總(zong)電(dian)流(liu)(liu)進行積(ji)分(fen)，也(ye)就是(shi)求圖中曲線下的(de)面積(ji)，得到(dao)的(de)凈電(dian)荷數(shu)即為剩余(yu)容(rong)量。

這(zhe)就電(dian)池容(rong)量計算的方法(fa)是目前(qian)認為是比較精(jing)確的計算電(dian)池電(dian)量的方法(fa)。當然設(she)計成本(ben)也是比較高的。