锂离子电池

锂离子电池
整理一些锂离子电池相关概念。

1 容量单位

Capacity
安时: Ah(安培小时)表示电池容量，指电池可为设备供电的时间。
比如: 5 Ah 电池理论上可以提供 1 安培电流 5 小时或 5 安培电流 1 小时。
Energy
瓦时: Wh(瓦特小时)同样表示电池容量，该电池或电池组总共可以做多少功。
换算: 瓦时=电压*安时, Wh=V*Ah, 类比P=UI

2 放电倍率

C-Rate
放电倍率: 动力电池的关键参数之一，最大放电倍率指该电池支持的最大工作电流。当然瞬时电流可以更大。
Rate capability
1 C 意味着放电电流将在1 小时内放电完整个电池。 比如2Ah电池，1C倍率放电，则该电池以2A电流持续1小时内释放完。最大工作电流A=电池放电倍率C*容量Ah

2.1 放电倍率与电池容量成反比:

由于工艺的限制，最大放电倍率与电池容量成反比。

• 低倍率大容量。小电流长续航，手电筒，小台扇等。
• 高倍率低容量。大电流大功率，吸尘器，电动工具等。

2.2 C-Rate与时间成倒数关系，理想状态下

• 以1C来看，是在1小时内将电池内所有的容量全部释放出来，
• 2C是在0.5小时(30分钟)内将电池所有的容量释放出来，
• 10C是在0.1小时(6分钟)内将电池所有的容量释放出来来，
• 0.5C是在2小时(120分钟)内将电池所有的容量释放出来，
• 0.1C是在10小时(600分钟)内将电池所有的容量释放出来。

2.3 按照放电倍率大小分类

• 容量电池: 3c以下，容量较大，低电流，长续航。充电宝，太阳能路灯，玩具，手电筒，小风扇等...
• 动力电池: 5c以上，容量偏小，大电流，强动力。电动工具，吸尘器等…
• 倍率电池: 10c以上，超大电流，超强动力。航模…

3 电池组

seriesS 串联: 电压升高，容量不变. 串联数量视负载需求。
航模无刷电机使用的电调，通常不直接标识工作电压，而是标识(2s～3s)指支持2串到3串，约8v～12v。(2s～6S)支持2串到6串，约8v～24v。
parallelP 并联: 电压不变，容量增加. 并联无限制，受限于(空间, 重量)
航模电池常用的缩写3S，表示3颗电池串联，即(3*4v=12v)输出.

其他关键字：
Internal resistance 内阻
Self-discharge (rate) 自放电(率)
Constant-Current (CC) 恒流
Constant-Voltage (CV) 恒压

3.1 串并联

影响现实电路的因素, 由于每个电池的个体差异

1. 组内不均衡状态. 串联需要做均衡，并联不需要
2. 电池故障，导致断路
3. 电池故障，导致短路. 可能性很低

3.2 2*3=6颗电池组合

对比：单颗电池按4v计算，容量设为2ah。可作功为8wh。 6颗电池做串并联电池组，如下4种组合。
先串 VS 先并	2串3并	3并2串	3串2并	2并3串	先串 VS 先并
	4v*2串=8v；	2ah*3并=6ah；	4v*3串=12v；	2ah*2并=4ah；
	2ah*3并=6ah	4v*2串=8v	2ah*2并=4ah	4v*3串=12v
电压(V)	8	8	12	12	电压(V)
			电压更高，可支持更高电压负载
容量(ah)	6	6	4	4	容量(ah)
	容量更大，放电时间更长
5c放电:	5c*6ah=30A	5c*6ah=30A	5c*4ah=20A	5c*4ah=20A	5c放电:
	电流更大，支持更大电流负载
wh:	可作功为：8v*6ah=48wh		可作功为：12v*4ah=48wh		wh:
	可作功总数相同 (6颗*8wh=48wh)...
均衡版	3	1	2	1	均衡版
断路损失	‘-1.3	’-1/6	‘-1/2	’-1/6	断路损失
短路保险丝	3	6	2	6	短路保险丝
	2s3p	3p2s	3s2p	2p3s
	市面上的电池组多数会使用先并联再串联。方便均衡。 若需要8v电压输出，则会用到3并2串，3p2s。 若需要12v电压输出，则会用到2并3串，2p3s。

3.3 3*3=9颗电池组合

单颗电池按4v计算，容量设为2ah。 可作功为8wh。9颗电池串并联。
先串 VS 先并	3串3并	3并3串	先串 VS 先并
	3颗串联12v；再并联增加容量	3颗并联6ah；再串联升压到12v
	4v*3串=12v；2ah*3并=6ah	2ah*3并=6ah；4v*3串=12v
wh：	可作功为：12v*6ah=72wh 放电能力与容量均相同。		wh：
1 均衡	3串需要3个均衡版	只需要1个均衡版	1 均衡
2 断路	故障电池所在的串整串失效， 整组容量损失1/3。	故障电池所在的并联组电压不变， 整组容量损失1/9	2 断路
3 短路	3个保险丝	9个保险丝	3 短路
	注: 较廉价的，中小功率的更多使用先并再串，方便均衡。