如何讀懂鋰聚合物 LiPo 電池參數(shù)?

鋰聚合物(LiPo)電池因其高能量密度、輕量化以及靈活可定制的形狀，廣泛應(yīng)用于無(wú)人機(jī)、電動(dòng)車(chē)、智能穿戴設(shè)備及便攜式電子設(shè)備。理解 LiPo 電池的核心規(guī)格，有助于優(yōu)化使用性能并確保安全。以下將對(duì) LiPo 電池的主要規(guī)格進(jìn)行詳細(xì)解析。

LiPo 電池的容量(Capacity)

LiPo 電池的容量以毫安時(shí)(mAh)或安時(shí)(Ah)為單位，表示電池可儲(chǔ)存的總能量。容量越高，電池在相同電流下可運(yùn)行的時(shí)間越長(zhǎng)。例如：

5000mAh 電池理論上可在 1 小時(shí)內(nèi)提供 5000mA(5A)的電流。

影響：容量直接影響續(xù)航時(shí)間。以無(wú)人機(jī)為例，容量越高飛行時(shí)間越長(zhǎng)，但重量也會(huì)增加，從而影響效率。

LiPo 電池的電壓(Voltage)

電池電壓由串聯(lián)的電芯數(shù)量決定，每個(gè) LiPo 單體電芯都有固定的標(biāo)稱(chēng)電壓。常見(jiàn)配置如下：

● 1S：標(biāo)稱(chēng) 3.7V

● 2S：標(biāo)稱(chēng) 7.4V

● 3S：標(biāo)稱(chēng) 11.1V

更高電壓意味著更大的功率輸出，對(duì)高性能應(yīng)用非常重要。

什么是標(biāo)稱(chēng)電壓(Nominal Voltage)?

標(biāo)稱(chēng)電壓是電芯在正常放電過(guò)程中的平均電壓，通常為 3.7V/單體。

什么是充電電壓 / 最大電壓(Charge Voltage / Maximum Voltage)?

充電滿電時(shí)單體電芯的電壓稱(chēng)為最大電壓，通常為 4.2V/單體。超過(guò)此電壓充電會(huì)損壞電池，甚至引發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)。

什么是放電終止電壓 / 最低電壓(Cut-off Voltage / Minimum Voltage)?

電池允許放電的最低安全電壓，通常為 3.0V/單體。低于此電壓會(huì)導(dǎo)致電芯永久損傷。

LiPo 電池的放電規(guī)格(Discharge Specifications)

什么是放電倍率(C-rate)?

放電倍率表示電池以多快的速度釋放其容量。“C”代表容量。例子：

● 1C：電池在 1 小時(shí)內(nèi)放完全部容量

● 2C：30 分鐘放完

● 0.5C：2 小時(shí)放完

什么是最大持續(xù)放電電流(Max Continuous Discharge Current)?

最大持續(xù)放電電流是電池能夠長(zhǎng)期、安全輸出的最大電流，單位為安培(A)。

通常會(huì)以倍率(C-rate)形式表示。

放電倍率與最大持續(xù)放電電流的關(guān)系公式

最大持續(xù)放電電流 (A)=倍率 (C)×容量 (Ah)\text{最大持續(xù)放電電流 (A)} = \text{倍率 (C)} \times \text{容量 (Ah)}最大持續(xù)放電電流 (A)=倍率 (C)×容量 (Ah)

示例：

5000mAh(5Ah)電池，最高放電倍率 20C：

20C×5Ah=100A20C \times 5Ah = 100A20C×5Ah=100A

20C 和 100A 代表同一能力，但 C 值表達(dá)為與容量的相對(duì)關(guān)系。

什么是最大脈沖放電電流(≤ 30 秒)(Max Pulse Discharge Current)?

電池在短時(shí)間(不超過(guò) 30 秒)內(nèi)可承受的最大放電電流。

該限制由制造商設(shè)定，用于避免過(guò)度放電造成損壞或容量下降。

此參數(shù)通常與電機(jī)峰值功率一起決定載具的加速性能(如 0–60 mph 時(shí)間)。

什么是放電曲線(Discharge Rate Curve)?

放電曲線是展示電池在不同放電倍率(C 值)下，電壓隨時(shí)間或容量變化趨勢(shì)的圖表。

它可以幫助用戶：

● 評(píng)估電池在不同負(fù)載下的電壓保持能力

● 判斷電池的效率、性能衰減情況

● 判斷其是否適用于特定應(yīng)用場(chǎng)景

放電曲線的常見(jiàn)參數(shù)(Common Parameters of the Discharge Rate Curve)

電壓(V)：縱軸通常表示電池電壓。

容量(Ah 或 %)或時(shí)間(h)：橫軸表示電池容量百分比(SOC)、絕對(duì)容量(Ah)或放電持續(xù)時(shí)間(分鐘/小時(shí))。

放電倍率(C-rate)：曲線會(huì)分別繪制不同倍率下的放電情況(例如 1C、5C、10C 等)。

溫度(°C)：部分放電曲線會(huì)包含不同溫度下的性能數(shù)據(jù)，用于評(píng)估熱穩(wěn)定性。

截止電壓(V)：曲線終止點(diǎn)表示最低安全電壓(通常為單體 3.0V)。

如何從放電曲線判斷電池性能?(How to Tell the Performance of the Battery from the Discharge Rate Curve)

1. 電壓穩(wěn)定性(Voltage Stability)

理想表現(xiàn)：放電過(guò)程中電壓曲線平穩(wěn)，波動(dòng)小。

較差表現(xiàn)：曲線在早期快速下降或高倍率下出現(xiàn)明顯電壓塌陷。

2. 容量保持能力(Capacity Retention)

理想表現(xiàn)：不同放電倍率下容量基本一致。

較差表現(xiàn)：高 C 值下容量明顯下降。

3. 熱穩(wěn)定性(Thermal Stability)

理想表現(xiàn)：不同工作溫度下曲線形狀變化不大。

較差表現(xiàn)：低溫或高溫下電壓塌陷、容量衰減明顯。

什么是放電深度(DOD)和荷電狀態(tài)(SOC)?

放電深度(DOD，Depth of Discharge)

表示電池已使用容量的百分比。

例如：DOD = 80% 表示電池已消耗 80% 的可用容量。

深度放電(如 ≥ 80%)會(huì)縮短循環(huán)壽命。

荷電狀態(tài)(SOC，State of Charge)

表示電池剩余能量占總?cè)萘康陌俜直取?/span>

例如：SOC = 50% 意味著電池剩余一半電量。

SOC 用于實(shí)時(shí)監(jiān)控，DOD 多用于壽命分析。

SOC 與 DOD 的關(guān)系

SOC=100%?DODSOC = 100\% - DODSOC=100%?DOD

例子：

SOC = 70% → DOD = 30%

SOC = 40% → DOD = 60%

LiPo 電池的充電規(guī)格(Charge Specifications of a LiPo Battery)

什么是充電電流(Charge Current)?

典型充電電流是推薦的安全充電電流，通常以 C 值表示，如 0.5C 或 1C。

例如：5000mAh 電池

0.5C = 2.5A

1C = 5A

最大充電電流(Maximum Charge Current)

電池可安全承受的最高充電電流，通常比典型充電電流更高，但長(zhǎng)期高電流充電會(huì)降低循環(huán)壽命。

什么是充電倍率(Charge Rate)?

充電倍率(C-rate)是充電電流與電池容量的比值。

1C 表示可在 1 小時(shí)內(nèi)將電池充滿;C 值越高，充電越快。

什么是充電曲線(Charge Rate Curve)?

充電曲線用于展示電流、電壓和 SOC 隨時(shí)間的變化關(guān)系。

它可用于評(píng)估以下方面：

● 電池在各階段的可充電能力

● 充電效率

● 充電過(guò)程中的安全性表現(xiàn)

充電曲線中的常見(jiàn)參數(shù)(Common Parameters in a Charge Rate Curve)

● 電壓(V)：表示電池在充電過(guò)程中的端電壓，通常顯示在縱軸。

● 荷電狀態(tài) SOC(%)：表示電池已充入容量占總?cè)萘康陌俜直?，通常繪制在橫軸。

● 電流(A)：表示充電過(guò)程中施加的電流。通常在充電初期較高，隨著電池接近滿電逐漸下降。

● 時(shí)間(小時(shí))：整個(gè)充電過(guò)程所需的時(shí)間。

● 溫度(°C)：用于反映電池在充電時(shí)的熱響應(yīng)，尤其是在高電流充電條件下。

典型 LiPo 電池的充電曲線包括兩個(gè)階段：

● 恒流階段(CC, Constant Current)

在此階段，充電電流保持恒定，而電壓逐漸提升。

● 恒壓階段(CV, Constant Voltage)

當(dāng)電壓達(dá)到上限后，充電器維持恒定電壓，電流逐步下降，直到電池被完全充滿。

如何從充電曲線判斷電池性能?

● 充電效率(Charging Efficiency)

高性能電池具備更快、更高效的充電特性，能量損耗更低。曲線形狀可反映其能量轉(zhuǎn)換效率。

● 充電時(shí)間(Charging Time)

曲線可用于判斷達(dá)到滿電所需的時(shí)間。更短的充電時(shí)間代表更優(yōu)的充電性能。

● 溫升情況(Temperature Rise)

需要觀察電池在充電過(guò)程中的溫度變化。溫度過(guò)高會(huì)加速電池老化，并帶來(lái)潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。

● 容量保持能力(Capacity Retention)

通過(guò)對(duì)比不同周期的充電曲線，可評(píng)估電池在多次循環(huán)后容量保持的情況。

LiPo 電池的循環(huán)壽命

循環(huán)壽命指電池經(jīng)歷多次充放電后，其容量下降到原始容量 80% 所能承受的循環(huán)次數(shù)。

放電深度(DOD)與溫度等因素對(duì)循環(huán)壽命影響極大。

循環(huán)壽命曲線(Cycle Life Curve for a Specific DOD)

循環(huán)壽命曲線展示了放電深度(DOD)與循環(huán)壽命之間的關(guān)系。

例如：

● 在 100% DOD 下，電池可能僅能維持 300 次循環(huán);

● 在 70% DOD 下，循環(huán)壽命可能超過(guò) 800 次。

鋰聚合物電池的能量 / 瓦時(shí)(Wh)

LiPo 電池的能量容量以瓦時(shí)(Wh)為單位計(jì)算，公式如下：

能量(Wh) = 電壓(V) × 容量(Ah)

LiPo 電池的能量密度

能量密度以 瓦時(shí)每公斤(Wh/kg) 表示，用來(lái)衡量電池相對(duì)于重量所能儲(chǔ)存的能量。

能量密度越高，對(duì)無(wú)人機(jī)等對(duì)重量敏感的應(yīng)用越有利。

LiPo 電池的內(nèi)阻

電池內(nèi)部存在電阻，且充電與放電時(shí)的內(nèi)阻通常不同，也會(huì)隨電池的電量狀態(tài)(SOC)變化。

當(dāng)內(nèi)阻升高時(shí)：電池效率會(huì)下降，熱穩(wěn)定性變差，更多充電能量會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量

通過(guò)掌握這些關(guān)鍵規(guī)范，用戶可以更好地選擇、使用和維護(hù) LiPo 電池，確保性能最優(yōu)與壽命最長(zhǎng)。

請(qǐng)務(wù)必遵循制造商的建議進(jìn)行安全操作與使用。

作為全球領(lǐng)先的鋰聚合物電池制造商，格瑞普 Grepow 提供能量密度高達(dá) 350 Wh/kg 的無(wú)人機(jī)電池與半固態(tài)電池，適用于工業(yè)級(jí)與消費(fèi)級(jí)場(chǎng)景，性能卓越。這些電池的循環(huán)壽命超過(guò) 800 次，并可提供高倍率放電和快充選項(xiàng)，以滿足多樣化的應(yīng)用需求。

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