一节小电池对手电影响有多大你知道吗?
来源:宝鄂实业
2019-06-26 12:15
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二次电池(可充电电池)
可充电电池:沿酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锌空气电池、液态锂离子电池、聚合物物理离子电池。
现在的LED手电的功耗一般都不小,出于经济和环保的角度考虑,对于手电来说,推荐使用可充电电池为主要储能设备,非可充电电池作为备用选项。对于发烧友来说,最理想的电池是可充电锂电池,其能量密度大,放电电压高,不用考虑记忆效应,经济、环保等,有着各种优点。
一、锂电池型号、尺寸
(1) 圆柱型锂离子电池芯:常见的型号:14500,14650,,17490,18500,18650,26500,以及最新型号21700,通常用五位数字表示:
前两位表示池体的直径
第三、四位表示池体的高度,单位都是mm
最后的0 表示此款电池是圆柱型电池。
电池尺寸很大程度上决定了手电筒的尺寸,所以在设计手电时,选择什么样的电池是必须考虑的因素。
18650电池即为直径18mm、高度65mm的圆柱形电池。18650电池设计的初始目的是给笔记本电脑供电,笔记本电脑的电池基本都是采用此类电池的,其能量密度是现在大规模使用的可充电电池中最大的,放电电流也能够承受一般的正常手电,在工作中的稳定性能非常好,被广泛应用于各大电子领域,可以说是最适合给手电供电的电池,一般要求高亮度的高档户外手电比如OLIGHT品牌的武士X、S2R II、X9R、M2T等,大部分都是采用这种电池。
14500也普遍被采用,原因很简单,它的体积与一节AA(5号)电池体积相同,可以放进采用AA电池的手电内,当然在电路上要做到支持。
CR123A电池为非可充锂电池,其突出优点是能量密度大,而16340电池体积与CR123A电池相同,但工艺不同,CR123A能量密度甚至能够达到16340的2.5倍之多。另外其有效存储寿命非常长,好的甚至能够达到10年之久。olight中S系列大部分都标配了CR123A电池并兼容18650电池。
在实际的应用中,两节16340(CR123A) 加起来的体积与一节18650电池差别不大,所以很多手电的电池仓采用的是能够容纳一节18650的设计,这样既可以采用一节18650电池供电,又可以兼顾到两节16340或CR123A电池供电,灵活性很大。
采用CR123A电池的手电明显体积可以做到非常的小,比如OLIGHT M1T,筒身长度才89毫米,头部直径才15毫米,含电池+抱夹重量才41克,非常的小非常的轻,而且亮度也没有受到影响。
(2) 方型锂离子电池芯:通常用六位数字表示,分别表示电池的厚度、宽度和高度,单位毫米,例如103450 即10(厚度) ×34(宽度) ×50(高度)mm。若厚度数值大于宽度数值,则厚度要*0.1,例如433861 即4.3(43*0.1)×38×61mm。方形锂电池在手电筒中用的比较少,一些头灯会用到,比如OLIGHT H15S用的就是方形的可充锂聚合物电池,在这就不详细介绍了。
二、锂电池的主要参数
锂离子电池具有能量密度高、转换效率高、循环寿命长、无记忆效应、无充放电延时、自放电率低、工作温度范围宽和环境友好等优点,因而成为电能的一个比较理想的载体,手电性能如何,和电池有极大的关系。
一般而言,我们在使用锂离子电池的时候,会关注一些技术指标,作为衡量其性能“优劣”的主要因素。那么,哪些指标是我们需要在使用的时候,应该予以特别关注呢?
1. 电池容量
这是大家比较关心的一个参数。我们在使用强光手电的时候,最为担心的就是电量不足,续航时间不够长,在户外还找不到地方充电。这里面很重要的一个原因,就是手电的功耗越来越大,而电池的容量却没有同比例的增长。
容量的单位一般为“mAh”(毫安时)或“Ah”(安时),在使用时又有额定容量和实际容量的区别。额定容量是指满充的锂离子电池在实验室条件下(比较理想的温湿度环境),以某一特定的放电倍率(C-rate)放电到截止电压时,所能够提供的总的电量。实际容量一般都不等于额定容量,它与温度、湿度、充放电倍率等直接相关。一般情况下,实际容量比额定容量偏小一些,有时甚至比额定容量小很多,比如北方的冬季,如果在室外使用手电,电池容量会迅速下降。
电池容量通常为1200mAh-3000mAh,常见容量是2200mAh-2600mAh,手电常用电池里最大可达3600毫安。
2. 能量密度
能量密度,指的是单位体积或单位重量的电池,能够存储和释放的电量,其单位有两种:Wh/kg,Wh/L,分别代表重量比能量和体积比能量。这里的电量,是上面提到的容量(Ah)与工作电压(V)的积分。在应用的时候,能量密度这个指标比容量更具有指导性意义。
基于当前的锂离子电池技术,能够达到的能量密度水平大约在100~200Wh/kg,这一数值还是比较低的,在许多场合都成为锂离子电池应用的瓶颈。
3. 充放电倍率
这个指标会影响锂离子电池工作时的连续电流和峰值电流,其单位一般为 C(C-rate的简写),如1/10C,1/5C,1C,5C,10C等。举个例子来阐述倍率指标的具体含义,某电池的额定容量是10Ah,如果其额定充放电倍率是1C,那么就意味着这个型号的电池,可以以10A的电流,进行反复的充放电,一直到充电或放电的截止电压。如果其最大放电倍率是 10C@10s,最大充电倍率5C@10s,那么该电池可以以100A的电流进行持续10秒的放电,以50A的电流进行持续10秒的充电。
充放电倍率对应的电流值乘以工作电压,就可以得出锂离子电池的连续功率和峰值功率指标。充放电倍率指标定义的越详细,对于使用时的指导意义越大。
4. 电压
锂离子电池的电压,有开路电压、工作电压、充电截止电压、放电截止电压等一些参数,本文不再分开一一论述,而是集中做个解释。
开路电压,顾名思义,就是电池外部不接任何负载或电源,测量电池正负极之间的电位差,此即为电池的开路电压。
工作电压,就是电池外接负载或电源,处在工作状态,有电流流过时,测量所得的正负极之间的电位差。一般来说,由于电池内阻的存在,放电状态时的工作电压低于开路电压,充电时的工作电压高于开路电压。
充/放电截止电压,是指电池允许达到的最高和最低工作电压。超过了这一限值,会对电池产生一些不可逆的损害,导致电池性能的降低,严重时甚至造成起火、爆炸等安全事故。
电池的开路电压和工作电压,与电池的容量存在一定的对应关系。
5. 寿命
锂离子电池的寿命会随着使用和存储而逐步衰减,并且会有较为明显的表现。
锂离子电池的寿命分为循环寿命和日历寿命两个参数。循环寿命一般以次数为单位,表征电池可以循环充放电的次数。当然这里也是有条件的,一般是在理想的温湿度下,以额定的充放电电流进行深度的充放电(100% DOD或者80%DOD),计算电池容量衰减到额定容量的80%时,所经历的循环次数。
日历寿命的定义则比较复杂,电池不可能一直在充放电,有存储和搁置,也不可能一直处于理想环境条件,会经历各种温湿度条件,充放电的倍率也是时刻在变化的,所以实际的使用寿命就需要模拟和测试。简单的说,日历寿命就是电池在使用环境条件下,经过特定的使用工况,达到寿命终止条件(比如容量衰减到80%) 的时间跨度。日历寿命与具体的使用要求是紧密结合的,通常需要规定具体的使用工况,环境条件,存储间隔等。