鋰電池及電池內阻基礎知識及測試方法

       鋰電池基礎知識及測試方法  2017  Ratests

介紹

鋰聚合物電池（Lithium Polymer batteries） 簡稱鋰電池（LiPo）是可重復充電鋰離子電池,由于它容量大使用時間長，現在被越來越多的領域所使用。首先我們來對鋰電池（LiPo）和傳統鎳氫電池（NiMH）和鎳鎘電池（NiCd）作個比較。

鋰電池（LiPo）對比鎳氫電池（NiMH）

鋰電池的優勢:

· 鋰電池的重量輕，可以方便做成任何形狀及尺寸

· 鋰電池容量更大

· 鋰電池放電率更高，可以提供更強勁電流

鋰電池的缺點

· 鋰電池壽命比鎳鎘電池鎳氫電池短，一般只有400個循環周期

· 鋰電池內部的化學成分非常容易著火

· 鋰電池需要特殊設備來進行充電和放電

鋰電池參數講解

首先我們拿手上的一塊某D公司的鋰電池來講解下各個參數的含義。

電源/ 電芯數量

一般的鋰電池的標稱電壓（nominal voltage）是3.7V-3.8V左右，如上圖標注了15.2V，說明內部有4個3.8V電芯串聯。 通常工程師嘴里說的4S就是四個電芯串聯在的一起的電池包，如果是3S電池那就是11.4V，如此類推。

關于標稱電壓

標稱電壓是電池包的默認電壓值。通常鋰電池能沖到4.2V每一電芯，甚至現在的高性能電池可以沖到更多電壓，*低安全充電電壓為3V每一電芯，3.8V每一電芯 是其中間值。

應該還有人看到過諸如2S2P的電芯，這說明電池包里面實際有四個電芯，兩個電芯串聯，另兩個電芯分別和之前的電芯進行并聯。這種電池現在已經很少見了，因為單電芯也能也能做到高容量。

下面再來說個概念，電池包的電壓決定了你的電機能跑多快。電壓的高低直接影響到馬達轉速，單位為RPM（轉每分鐘）。那無刷馬達來說，一般用kV來評價，kV=RPM/電壓。如果上面4S的電池驅動6000kV的無刷電機，那么*終馬達會達到91200 RPM。電壓越高，轉速越快。

容量

電池的容量的單位是毫安時mAh，它表示在一個小時里面電池可以放多少電。

公式為

1000mAh = 1 Amp Hour (1Ah)

電池放電率 ("C" )

我們通常會在和工程師聊天的時候提到這個電池1C放電，這個電池5C放電，那這個C到底是什么呢？通常我們把放電電池放電率簡稱為“C” 。通過“C”率可以很容易知道電池在什么狀況下放電是安全的。但是有一點請記住，這個“C”率不是單一值，它和電池的容量有著密切的關系。下面我們還是拿D公司的電池來舉例，假設它設計值5C

5C = 5 x 容量 (A)=5*4.48A=22.4A

所以這塊電池在22.4A的持續電流下面是安全的，這樣很方便選ESC（電機驅動器）是么：）如果超過這個值很容發生過熱或者其它事故。

現在的“C”值通?？梢钥吹絻煞N，一種是持續放電率，另一種是瞬間放電率。瞬間放電率一般遠遠大于持續放電率，不過只有10s左右，比如加速等場景需要非常大的電流。

電池內阻

電池內阻是電池的一個重要參數，其實它一直在變化，不能用唯壹值來描述，為什么呢？因為電池內部的化學反應會隨著溫度、使用時間不斷的變化。

為什么評價電池內阻那么重要呢？ 簡而言之，當前電池的內阻可以評價當前電池給設備提供的能量的效率，內阻值越高，電池能量就越多消耗在內阻上，自然輸出的也就減少了。在內阻上損壞的能量越多，電池也就越熱。

內阻用毫歐來表示(mΩ).
1,000 mΩ=1 Ohm (Ω)

測量內阻需要專用的儀器，有些儀器可以測量多芯電池每個單獨芯的內阻，有些只能測總體內阻。比如 4S (4-S)鋰電池, 用儀器測試結果為

Cell 1: 3 mΩ     Cell 2: 5 mΩ     Cell 3: 4 mΩ  Cell 4：4 mΩ

內阻總值為

3Ω + 5Ω + 4Ω+ 4Ω = 16 mΩ

這些內阻大部分是電池內部在電極端產品的氧化鋰，使用越多氧化鋰產生的越多，內阻也會越來愈大，隨之而來的電池的銷量越來越低，發熱嚴重。

下面我們來舉例說明，15.2V的電池，內阻為16 mΩ，

假設放電電流為1C即4.48A時， 內阻上的電壓為：  4.48 A x 0.016 Ω = 0.07168V

假設放電電流為5C即22.4A時， 內阻上的電壓為：  22.4 A x 0.016 Ω = 0.3584V

如果電池支持10C 及44.8 A時，  內阻上的電壓為： 44.8 A x 0.016 Ω = 0.7168V

電壓下降那么多會影響那些性能呢？我們還是拿之前的電機來舉例。

本來的轉速為： 15.2V* 6000 = 91200 RPM

如果負載電流為44.8A時， 

               （15.2-0.7168）*6000=86899.2 RPM

相差4300.8RPM

由此可見電池內阻越低，電池輸出的能量越高，可以使電機轉的更快更有力。

至于內阻多少才是正常的，請大家參考各個電池公司的產品手冊。

BMS及平衡充放電

BMS為電池管理系統的縮寫，之前我們也說過了鋰電池需要特殊的設備來充電。一般分為恒壓或者恒流充電，簡稱為CC (Constant Current)/CV( Constant Voltage).通常使用恒流充電方式，從低電壓慢慢充到4.2V。由于鋰電池內部存在多芯結構，所以在充電的時候需要保證每個電芯電壓一致，這關系到系統的安全，比如飛機等等。現在再來說下BMS，BMS一般裝在電池內部監控可以監控電池的電流，電壓等，防止過流過壓及短路等發生，也同時幫助各個電芯平衡電壓。鋰電池及電池內阻基礎知識及測試方法

如需選購電池內阻測試儀請點擊進入 或致電--

本頁面標題：鋰電池及電池內阻基礎知識及測試方法