本页目录
电池技术
常见电池化学
对比一览
| 化学 | 标称电压 | 满电 | 能量密度 | 循环寿命 | 安全性 | 成本 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Li-Ion (钴酸锂 LCO) | 3.7V | 4.2V | 最高 | 300~500 | 差 | 高 |
| Li-Po (锂聚合物) | 3.7V | 4.2V | 高 | 300~500 | 一般 | 中高 |
| LiFePO₄ (磷酸铁锂 LFP) | 3.2V | 3.65V | 较低 | 2000~5000 | 优秀! | 低 |
| NMC (三元锂) | 3.6V | 4.2V | 高 | 500~1000 | 一般 | 中 |
| NiMH (镍氢) | 1.2V | 1.4V | 低 | 500~1000 | 好 | 低 |
| 铅酸 (Lead-Acid) | 12V | 13.8V | 很底 | 200~300 | 好 | 最底 |
选型速查
手机/笔记本/穿戴 → Li-Po (薄、异形、轻)
电动汽车 → LFP (便宜安全) 或 NMC (长续航)
储能/太阳能 → LFP (长寿命、安全)
航模/RC → Li-Po (高放电倍率)
UPS/汽车启动 → 铅酸 (便宜、耐造)
遥控器/玩具 → NiMH 或 碱性干电池
Li-Ion / Li-Po 详解
电压与电量关系
典型 Li-Ion (NMC/LCO):
4.2V = 100%
4.0V ≈ 80%
3.8V ≈ 50%
3.7V = 标称电压 (37% 左右)
3.6V ≈ 20%
3.5V ≈ 10%
3.0V = 0% (放电截止, 再低就损伤了)
非线性的! 4.2→3.8V 掉得快, 3.8→3.5V 比较平
不能用 3.5~4.2V 线性估算电量
寿命影响因素
循环寿命杀手 (排名分先后):
1. 高温 (>40°C) — 最大的杀手
- 高温下满电存储, 一年损失 35% 容量
- 常温下满电存储, 一年损失 20%
- 常温下 40% 电量存储, 一年损失 4%
2. 满电/亏电存放
- 长期不用: 充到 40~60%, 阴凉处
- 不要长期 100% 或 <10%
3. 深度放电
- 每次都 100%→0%→100%: 300 次
- 每次都 80%→30%→80%: 可能 1000+ 次
4. 大电流
- 1C 充电: 标准
- 2C 充电: 加速老化
- 快充伤电池, 但日常方便 > 电池寿命 (多数人不在乎)
延长寿命:
充到 80% 就停 (部分手机/笔记本有这功能)
不要用到自动关机
避免边充边玩大型游戏 (热+电双重压力)
保护板 (PCM/BMS)
单节保护板 (每个 Li-Ion 电池包都有):
过充保护: >4.25V ± 0.05V → 切断充电
过放保护: <2.5~3.0V → 切断放电
过流/短路: 根据设计
有些带温度保护 (NTC)
警告: 绝对不要绕过保护板直接充电!
没有保护的锂电 = 潜在的燃烧弹
LiFePO₄ (磷酸铁锂)
为什么 LFP 正在爆发
优点:
✓ 极其安全 (几乎不起火) → 储能/家用首选
✓ 超长循环 (2000~5000 次 vs Li-Ion 的 300~500)
✓ 成本低 (不含钴, 钴很贵)
✓ 无钴 = 更道德 (钴矿有严重人权问题)
缺点:
✗ 能量密度低 (比三元锂低 20~30%)
✗ 电压低 (3.2V, 需更多节串联)
✗ 低温性能差 (0°C 以下容量骤降)
✗ 电压平坦 (难以通过电压估算 SOC)
应用: 比亚迪刀片电池, Tesla 标准续航版, 储能电站, 房车电池
充电特性
满电: 3.65V (不是 4.2V!)
标称: 3.2V
放电截止: 2.5V
CC/CV 充电, CV 阶段电压 = 3.60~3.65V
充满后静置 → 电压降回 ~3.35V
用普通锂电池充电器充 LFP = 过充 = 危险!
(LFP 需专用充电器或可调充电器)
电池串并联
串联 (增加电压)
两节 18650 串联:
[3.7V 3000mAh] →+ [3.7V 3000mAh] →+ = 7.4V 3000mAh
容量不变, 电压相加
必须均衡充电 (BMS)
两节电池必须:
- 同型号同批次 (容量匹配)
- 同电压 (组装前充到相同电压)
- 同内阻 (老化程度相同)
并联 (增加容量)
两节 18650 并联:
[3.7V 3000mAh] ─┬─ = 3.7V 6000mAh
[3.7V 3000mAh] ─┘
电压不变, 容量相加
不需要均衡 (自身平衡)
但连接前必须电压一致! (电压差 >0.1V → 大电流)
安全警告
❌ 不同品牌/新旧/型号的电池混用
(会导致过充过放, 最坏情况起火)
❌ 普通 18650 焊接 (高温损坏电池)
✅ 用点焊机 (spot welder) 焊镍片
❌ 无保护板运行
✅ 每串电池必须有 BMS
❌ 机械挤压/刺穿
✅ 硬壳或支架固定
着火处理:
锂电池起火 → 用 D 类灭火器 或 大量水降温
(电池提供自己的氧化剂, CO2 灭火器无效!)
常用电池规格
圆柱电池
14500: 14mm × 50mm (AA 大小, Li-Ion 3.7V)
18650: 18mm × 65mm (最常见, 笔记本/充电宝/特斯拉)
21700: 21mm × 70mm (更大容量, Tesla 新标准)
26650: 26mm × 65mm (更大电流)
18650 容量: 典型 2000~3500mAh
保护板 vs 无保护板 (平头)
动力型 (高放电) vs 容量型
软包电池
Li-Po 常见形态: 方形软包
薄 (1~10mm), 任意形状
能量密度最高
膨胀 = 该换了 (产气了, 危险)
常见容量标记: mAh (手机) 或 Wh (笔记本)
Wh = V × Ah
例: 60Wh 笔记本电池 ≈ 60/11.1 = 5400mAh (3S)
型号含义
18650-30Q: Samsung 3000mAh 15A
18650-VTC6: Sony/Murata 3000mAh 30A (高放电)
18650-GA: Sanyo/Panasonic 3500mAh 10A (容量型)
21700-50E: Samsung 5000mAh 10A
品牌建议: Samsung, Sony/Murata, Panasonic/Sanyo, LG
国产: EVE, BAK, Lishen (质量在提升)
绝对避开: Ultrafire 及各类 "fire" 杂牌 (容量虚标 10 倍+)
关键词: Li-Ion, Li-Po, LiFePO4, LFP, CC/CV, BMS, 18650, 21700, 均衡, 点焊