锂电池基本参数介绍,结合应用分析
锂电池基本参数介绍，结合应⽤分析
锂电池应⽤及其普遍，⼿机及数码产品、平板电脑及笔记本、电动⼯具、电动⾃⾏车、电动汽车、后倍电源及储能等各个领域。锂电池的类型也多种多样。浙江二本院校
这⾥我们重点介绍⼀下锂电池的⼏个重要参数。并结合⼿机及平板电池、笔记本及移动电源电池，电动⾃⾏车电池，电动汽车电池分析。
⼀、充放电倍率
充放电倍率⾼越好。“C”是形容电池充放电电流⼤⼩的专⽤符号。1C放电就代表1⼩时内把电池从满电放到空的电流⼤⼩。
iPhone6电池容量为1810mAH，那么这颗电池的1C放电电流就是1.81安培。
⽐亚迪e6电动汽车中使⽤的每颗电池容量是200AH，则这个电池1C放电电流就是200安培。
⼀个电池如果⽤⾼倍率放电，通常放出的能量⽐低倍率少。
上图为不同放电倍率下锂电池放出的电量，从上图测试结果可知这颗动⼒电池使⽤10C放电放出的能量只有1C放电下的85%，使⽤20C放电放出的能量只有1C放电下的70%。
⼆、充放电循环次数
今天是万圣节循环次数越多越好。500次是锂电池的常见值，根据不同材料制作的锂电池充放电次数从300-3000次不等。这个值的具体含义每个⼯⼚可能略有不同，⼤致可以理解为：按⼚商规定的充放电倍率（⽐如1C放电，0.3C充电；每次从0%充放到100%，照此循环）下，500次循环后，电池容量还剩最初的80%。充放电次数和使⽤习惯的关系太⼤了，我们举⼏个例⼦。
1、充放电强度对循环次数的影响
  ⼯⼚标注：每次从0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰减到80%，这是最严苛的测试循环，也可以不这么严格，看下⾯
  如果每次电量的循环都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰减到80%
  如果每次电量的循环都在25%-75%，3C放，0.3C充，1600次后容量衰减到80%
2、浅充浅放对寿命的影响
  ⼯⼚标注：每次从0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰减到80%，是最严苛的测试循环，也可以不这么严格，看下⾯
  每次电量的循环都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰减到80%
  每次电量的循环都在50%-100%，1C放，0.3C充，1800次后容量衰减到80%
  以上两个例⼦可看出充放电的倍率越⼩、越有利于寿命提升；浅充浅放也有利于寿命提升。
三、内阻
内阻越⼩越好，这个参数随负载轻重、温度等因素随时变化，随着电池寿命减少，内阻也在逐渐增⼤。内阻越⼩的电池越可以⾼倍率充放电，18650的普通电池内阻在50mΩ左右，动⼒型的18650电池在15mΩ左右。
想知道内阻多⼤需要⽤专⽤的设备测量，普通万⽤表不⾏。
上图为电池内阻测试仪
四、电池⼀致性
采⽤相同材料、相同⼯艺⽣产的电池在容量、内阻、充放电曲线上的⼀致性越⾼越好。电池能否⼤规模组成电池组这⼀点⾮常关键，电池组规模越⼤对⼀致性要求越⾼。
根据不同的应⽤领域，对各参数做详细分析。
⼿机、平板等电⼦⽤锂电池，笔记本和移动电源⽤锂电池，电动⾃⾏车⽤锂电池，电动汽车⽤锂电池。
应⽤领域⼀：⼿机及平板等消费电⼦⽤锂电池
这个领域相对简单，因为这些设备⾥⼀般只有⼀块锂电池，⽽且基本都是钴酸锂电池。
⼀、充放电倍率
爱花都在数码设备中使⽤的电池通常对此项要求很低。你很难⼀个⼩时内把满电的⼿机⽤到⾃动关机吧？也没⼈会设计⼀个续航只有1⼩时的数码设备。⾄少都可以续航3⼩时，所以电池的放电倍率达到0.3C左右就能满⾜需求，充电要求往往也很低，通常3-4⼩时充满的数码设备⼤家都能接受，所以充电上对电池提出的要求也是0.3C左右。
不论国产还是松下、三星之类的进⼝锂电池，1C放电是最起码的规格，数码设备对电池放电的要求都远低于电池⾏业的普遍标准。充电倍率上和电池⾏业⽬前能做到的基础指标⼤致相当，如果没有极特殊设计⼀般也不⽤担⼼。
OPPO的电池闪充特性，对充电提出了较⾼要求
最近⼿机⾏业出现了特例，以OPPO为代表提出了快充的特性，实际上对电池⼚商提出了特殊需求。以OPPO最新的Find7来说，VOOC闪充承诺30分钟充满75%的电量，这算下来就是3C的充电电流，是普通⼿机电池充电倍率的好⼏倍，电池也⼀定⽐⼀般的⼿机贵，所以OPPO⼿机贵也是合理的。
⼆、充放电循环次数
数码设备中，⼿机算是使⽤强度最⾼的产品，我们按⼀天⼀充计算，循环次数是500次就是500天寿命，这样算对吗？其实是脱离了使⽤条件，所以是错的。
500次的循环指的是1C放电，0.3C充电下连续循环500次，电池容量还剩最初的80%。但我们平时使⽤⼿机放电倍率远⼩于1C，往往是0.01C-0.5C之间。所以循环次数通常可以700次后还有80%电量剩余，这已经2年时间了，⼿机也快过时了。
孙红雷演的黑社会苹果在这⽅⾯设计的很精明，它有意不使⽤⼤电量的电池，不但可以获得轻薄的优势，还因为2年后你必然要换下⼀代iPhone了，⼲嘛⾮要多花成本在电池上呢？⾄于有⼀些⼈⼀年就明显感觉续航少了，也是确有原因的，之后分析。
随时保持100%电量并不好，其他数码设备，⽐如平板电脑，电池充放周期就更久了，但有时也会发现不到2年续航就明显下降了，这个原因也是有解释的，看完整篇⽂章你就会知道。
三、电池内阻
  没有特别解释的。
四、电池⼀致性
  没有特别解释的。
应⽤领域⼆：笔记本与移动电源⽤锂电池
笔记本电池规格常见的4芯、6芯，8芯。什么意思？这指的是18650电芯数量，以8芯为例，有2种组合⽅式，⼀种是2串4并，⼀种是4串2并，具体采⽤哪⼀种要根据笔记本⼚商电压变换电路的设计，和电池仓形状。
后来的轻薄的笔记本采⽤聚合物电芯的也⽐较多了。
移动电源也是采⽤多节电池并联的情况，市售正经品牌的移动电源10400mAh容量的产品就是由
4节2600mAh的18650电芯并联⽽成。
由于三星SDK为了抢占中国市场，对⼤订单采取低价，甚⾄赔本卖1美元/颗，所以很多⼤牌⼦移动电
源⼚商很喜欢⽤这种既便宜质量⼜好的电芯，也因为单颗容量为2600，所以移动电源的容量经常是2600mAh的倍数：5200mAh，7800mAh，10400mAh。
⼀、充放电倍率
新的笔记本电池少有1⼩时就放光电的情况，所以放电倍率1C对他们来说已经⾜够，充电的要求也不⾼，⽐如笔记本电池在3-4⼩时内充满⼤家都可以接受。⽽对移动电源来说对电池充放电倍率的要求就更低了，⼏乎是所有数码设备中最低的。
上图为⼩⽶10400移动电源内部结构
以⽬前市场中10400mAh（3.7V）的移动电源来说，最⼤输出电流为2A（5V），也就是⽤最⼤电流也需要3.7个⼩时才能放光电，放电倍率只要满⾜0.3C都够⽤。充电⽅⾯，通常的规格是10400mAh配备⼀个1.0A的输⼊⼝。这样充电的倍率只有0.13C。
这就是为什么移动电源劣质产品特别多的原因：哪怕是正规⼚商也可以购买电池市场中性能最低档（注意，性能低和质量差并不完全等同，但还是⾼度相关的）的产品⽤在移动电源中，⽽且还可以满⾜使⽤规格的需求。
⼆、充放电循环次数
笔记本和移动电源使⽤频率相较于⼿机⼤幅降低，⼿机最多三天充⼀次，但是移动电源和笔记本平均下来往往⼀周都不⼀定能完成⼀次充放电，这样算下来，只要保证50次充放电寿命就能撑⼀年。
对于成熟的锂电池来说最差也能提供300次的循环寿命，这个次数对使⽤笔记本和移动电源的⼈来说都够正常使⽤6年的了。
⽽我们往往⽤不到这么久就更新换代了，所以尤其是移动电源这个⾏业，实际使⽤中的轻负载和低频率的充放电次数，让我们很难察觉到产品质量的好坏。
⼀些⽆良的⼚商就会⽤最差的电芯，甚⾄把拆机电芯⽤在移动电源上。拆机电芯可能从前⽤在其他设备中，已经循环了400次，按寿命看还有100次就要淘汰了，⽽100次也⾜够让移动电源撑上两年时间，所以废物利⽤买来装移动电源⾥⾯，根本不会有⼈发现。
相对移动电源来说，笔记本中的原配的电池电芯都来⾃国际⼤⼚。但我们也经常发现周围有⼈的笔记本买来不到2年电池续航就⼤幅下降了，这是什么原因呢？
还记得上⼀页说到平板电脑使⽤周期不频繁，但有的也会出现1-2年，电池续航就⼤幅下降吧？其实他们都是由同⼀个原因引起的：电池保存不当。
如果你经常没事就把电池充满，或者充电线⼀直插在设备上，那就随时维持最⾼电量，电池容量就会
快速减少。这个原因涉及到锂电池的结构。
锂电池内部简图
锂电池的正极是由含有锂离⼦的⾦属氧化物组成，负极⼀般是⽯墨构成的晶格，充电时锂离⼦向⽯墨⼀端移动，最终钻⼊由⽯墨构成的稳定的晶格中，蓄势待发。可以容纳锂离⼦的晶格越多，可以移动的锂离⼦越多，电池容量越⼤。
长期满电存放主要影响的是可以移动的锂离⼦数量，因为满电后电池达到4.2V电压，维持的⾼电压让电解液和电池的正负极均发⽣⼀些反应，⽽这些反应在3.0V-3.7V的状态下虽然也在发⽣，但是⾮常微弱。
这种反应在电极上⽣成了钝化膜，电压越⾼膜越厚，膜越厚可以移动的到负极钻⼊⽯墨晶格的锂离⼦数量越少。于是宏观上的表现就是电池容量衰减。
负极⽯墨组成的“⼩房⼦”，供锂离⼦钻⼊钻出
⾼电压长期储存有多恶劣？
这⾥有个例⼦，玩航模的⼈有2块规格⼀样的全新三元材料锂电池A和B，6⽉份买来同时存
关于朋友的英语作文放，A剩余电量30%存放，B充满100%存放，3个⽉后测试电池容量，A容量为最初的98%，B容量为最初的60%。
没错，影响就是如此恶劣，所以你的笔记本电池经常长期维持⾼电压，⼀年后续航⼤幅下降也就不要稀奇了。
⼿机是最不容易遇到长期满电存放的设备，因为即便充满了，也⼀直在使⽤，不到⼏个⼩时电压就降下来了。但⼿机偶尔也会遇到这个问题，⽐如充满电后关机了，这时没有任何耗电，电池就⼀直维持⾼压，也许⼀周后你打开盒⼦⼀看，电池已经⿎包了。
正确的做法是充30%-40%的电量，然后长期保存。
三、电池内阻
  没有特别解释的。
四、电池⼀致性
⽊桶效应说的是⼀个⽊桶能盛多少⽔取决于围城⽊头中最短的那个⽊⽚的⾼度，放在锂电池组上来形容⼀致性再好不过了。
电池⼀致性表现不好对串并联组数⽐较多的电池影响更⼤。
上图为笔记本的6芯电池⽰意图
假设图中6芯电池中第三颗18650因为某种原因容量下降的⽐较快，很快容量就只剩下75%了，他们6个是并联在⼀起的，那么放电过程中第三颗电池会最早达到放电终⽌电压，于是不论另外5颗电池还有没有电量，电池组放电都会停⽌。
充电时也是⼀样。结果另外5颗电池没有任何问题，也都跟着有问题的18650同步充放电，这组电池从外部看就是严重容量衰减的。实际上⾥⾯只有⼀颗有问题。这就是电池⼀致性的重要性的体现。
应⽤领域三：电动⾃⾏车⽤锂电池
绿源、新⽇等品牌从2010年开始进⼊每个家庭，但那时绝⼤多数电动车⽤的都是铅酸电池。从2012年后开始出现了采⽤锂电池的电动⾃⾏车，常见的规格是电压36V/48V，容量8Ah-12Ah。带脚蹬⼦的那种电动⾃⾏车如果使⽤48V12Ah的锂电池，纯电续航达50公⾥。
⼀、充放电倍率
驱动⾃⾏车对充电⽅⾯没有特别要求，常见的充电倍率是0.1C-0.3C之间，电池⼚轻松达标，但放电倍
率上稍⾼，⾄少要满⾜1C，这对电池⼚来说压⼒也不⼤。但是⽬前还有⼀种电动摩托车，采⽤踏板摩托车外形，时速甚⾄可以超过100km/h，这种车对电池的要求⼀下提⾼到2C-
3C，所以如果你是⾃⼰组装这种⾼性能电动车，选购电池时要计算好。
⼚商配的电池往往不⽤操⼼，⾃⼰配的电池⼀般有3种类型：磷酸铁锂电池，三元锂电池，动⼒三元电池。他们最⾼的放电倍率分别是：2C，1.5C，10C。你也可以通过增⼤电池组的容量来提升1C放电对应的电流。
⼆、充放电循环次数
磷酸铁锂电池寿命约2000次，三元锂电池约800次，动⼒三元锂电约800次。但是由于电动⾃⾏车中往往不是单体电池，⽊桶效应导致成组后第⼀次出现容量上的故障，时间上会提前，⼤约是单体寿命周期的1/4到1/2。
当然，这也和使⽤习惯相关。刚刚说过的⼀切规律在这⾥都适⽤，因为我们这⾥涉及到另⼀种正极材料：磷酸铁锂了，所以要单说⼀下。
上图为改装电摩中使⽤的磷酸铁锂电池组
磷酸铁锂的能量密度⽐三元锂电低40%，同样能量的电池磷酸铁锂体积⼤，分量沉，优势在于循环次数多，好保养。⽐如还是刚刚所说的条件，三元锂电满电存放3个⽉，电池容量衰减到初始的60%，但磷酸铁锂⾯对这样严酷的存放条件还可以保持90%，虽然也损失了，但远没有三元锂电那么严重。
这个原因和磷酸铁锂绝⼤部分能量（85%以上）都集中在3.2V电压上有关，虽然这种电池充电的截⽌电压有3.6V，但从3.6V到3.2V的区间内存储能量还不到总能量的1%，即便充满后，放置⼏分钟电压也会回落到3.2V。所以磷酸铁锂⾃动维持低的电压应⼒。不容易形成钝化膜。
三、电池内阻
黄忠王者荣耀  没有特别解释的。
四、电池⼀致性
⼀致性问题更加重要，⽬前电动⾃⾏车采⽤的单体电池⼤致有2类：
1、⼩单体电池，也就是18650电池，容量2.2Ah-2.6Ah，每组电池单体数量200个-500个。
2、⼤单体电池，容量⼀般为20Ah-40Ah之间，每组电池单体数量15个-30个。
我们以72V40Ah的电池组为例，如果采⽤⼩单体电池，就需要20串19并的⽅式，共380颗18650电池。每20颗⾸尾相接为⼀条，19条电池组在任何时候充放电都要求电压差在0.02V以内，听上去要求很⾼，但实际上却不像想象中的难，因为18650电池的⼯艺已经⾮常成熟，同批次电池的⼀致性相当的好。
上图为⼤单体磷酸铁锂电池
如果采⽤20Ah⼤单体电池，就需要20串2并的⽅式，共40颗⼤单体电池，只要这40颗⼯作起来同步就没问题了，总得来说⼤单体电池成组后在⼀致性上出现问题的⼏率更⼩。不利因素也有，如果是磷酸铁锂的⼤单体电池，⼀致性会⽐三元锂电差很多，所以电池组都需要再添加⼀个⾃动均衡的电路，在每次充电的末尾判断哪⼀颗电池需要单独多充⼀会⼉电，来解决磷酸铁锂⼀致性不佳的弱点。
⼀致性问题在这⾥已经上升到很重要的地位，但还没有到极致。
应⽤领域四：电动汽车⽤锂电池
电动汽车中的锂电池是最复杂的应⽤，因为电池⾯临⼤功率充放、⼤容量存放、⾼频率使⽤、长时间⾏驶等需求，所⽤的电池均是正规⼤⼚⾼规格产品，电动汽车⾥淘汰出来的废旧电芯往往给电动⾃⾏车装上，都仍有⽤武之地（当然，这属于奸商⾏为），通常的做法是淘汰给储能电站⽤来储存风能、太阳能。
⼀、充放电倍率
根据不同车，差别很⼤，⼤家熟知的⽐亚迪秦⽤了152颗单体容量为26Ah的磷酸铁锂电池，放电电压曲线积分得到总能量10.5KWh，秦的电动机最⼤功率是110KW，秦的电池就要求10C的放电倍率。
⽐亚迪的另⼀个纯电动车e6的电池拥有⽬前乘⽤车最⼤的电池容量：63KWh，所以要实现较⼤功率并不需要电池放电倍率很⾼，e6电池的放电倍率是1.5C。
纯电动汽车电池容量最⼤的公交车，⽐如⽐亚迪的13.8⽶长的电动⼤巴车K9，电池容量
324KWh，由于电池容量巨⼤，对于180KW的功率来说电池放电倍率只需要0.5C即可。
还有⼀些⾮插电式混动汽车，电池容量仅有1.5KWh，但电动机的最⾼功率达到30KW，则这些汽车中⽤到的电池放电倍率可能有20C，这相⽐移动电源的应⽤场景0.2C来说⼤了100多倍。
纯电动汽车⼤都设置了快充和慢充两种充电⽅式，快充最慢2⼩时充满，这样充电倍率就是

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