所謂內(nèi)行看門(mén)道，外行看熱鬧，在2012年開(kāi)始，高倍率聚合物鋰電池的應(yīng)用已經(jīng)相當(dāng)普遍了，但是卻很少有人真正的了解它。這里我們重點(diǎn)介紹一下高倍率聚合物鋰電池的幾個(gè)重要參數(shù)；并結(jié)合手機(jī)及平板電池、筆記本及移動(dòng)電源電池，電動(dòng)車(chē)電池進(jìn)行分析。

高倍率聚合物鋰電池充放電倍率

充放電倍率高越好。一般形容電池充放電電流大小的專(zhuān)用符號(hào)是“C”。聚合物鋰電池的1C放電就代表1小時(shí)內(nèi)把電池從滿電放到空的電流大小。

舉個(gè)例子，比如iPhone8電池容量為1821mAh，那么這顆電池的1C放電電流就是1.82安培。一個(gè)高倍率聚合物鋰電池如果用高倍率放電，通常放出的能量比低倍率要少。

上圖為不同放電倍率下聚合物鋰電池放出的電量，從圖中測(cè)試結(jié)果可知這顆電池使用10C放電放出的能量只有1C放電下的85%，使用20C放電放出的能量只有1C放電下的70%。

高倍率聚合物鋰電池充放電循環(huán)次數(shù)

循環(huán)次數(shù)越多越好。一般500次是鋰電池的常見(jiàn)值，根據(jù)不同材料制作的鋰電池充放電次數(shù)從300-3000次不等。這個(gè)值的具體含義每個(gè)鋰電池生產(chǎn)廠家可能略有不同，大致可以理解為：按廠商規(guī)定的充放電倍率（比如1C放電，0.3C充電；每次從0%充放到100%，照此循環(huán)）下，500次循環(huán)后，電池容量還剩最初的80%。

充放電次數(shù)和使用習(xí)慣的關(guān)系太大了，舉幾個(gè)例子：

1、充放電強(qiáng)度對(duì)鋰電池循環(huán)次數(shù)的影響

每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%，這是最嚴(yán)苛的測(cè)試循環(huán)，也可以不這么嚴(yán)格，請(qǐng)往下看

如果每次電量的循環(huán)都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰減到80%

如果每次電量的循環(huán)都在25%-75%，3C放，0.3C充，1600次后容量衰減到80%

2、淺充淺放對(duì)鋰電池壽命的影響

同樣，每次從0%充放到100%，1C放，0.3C充，500次后容量衰減到80%，是最嚴(yán)苛的測(cè)試循環(huán)，也可以不這么嚴(yán)格，請(qǐng)往下看

每次電量的循環(huán)都在25%-75%，1C放，0.3C充，2000次后容量衰減到80%

每次電量的循環(huán)都在50%-100%，1C放，0.3C充，1800次后容量衰減到80%

通過(guò)以上兩個(gè)例子可看出聚合物鋰電池充放電的倍率越小、越有利于壽命提升；淺充淺放也有利于壽命提升。

高倍率聚合物鋰電池內(nèi)阻

內(nèi)阻越小越好，這個(gè)參數(shù)會(huì)隨負(fù)載輕重、溫度等因素隨時(shí)變化，隨著電池壽命減少，內(nèi)阻也在逐漸增大。內(nèi)阻越小的電池越可以高倍率充放電，18650的普通電池內(nèi)阻在50mΩ左右，動(dòng)力型的18650電池在15mΩ左右。

想知道內(nèi)阻多大需要用專(zhuān)用的設(shè)備測(cè)量，普通萬(wàn)用表可不行。

電池一致性

采用相同材料、相同工藝生產(chǎn)的電池在容量、內(nèi)阻、充放電曲線上的一致性越高越好。電池能否大規(guī)模組成電池組這一點(diǎn)非常關(guān)鍵，電池組規(guī)模越大對(duì)一致性要求越高。根據(jù)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，對(duì)各參數(shù)做詳細(xì)分析：手機(jī)、平板等消費(fèi)電子用鋰電池，筆記本和移動(dòng)電源用鋰電池，電動(dòng)車(chē)用鋰電池。

手機(jī)及平板等消費(fèi)電子用鋰電池

這個(gè)領(lǐng)域相對(duì)簡(jiǎn)單，因?yàn)檫@些設(shè)備里一般只有一塊鋰電池，而且基本都是鈷酸鋰電池。

一、充放電倍率

在數(shù)碼設(shè)備中使用的鋰電池通常對(duì)此項(xiàng)要求較低。你很難一個(gè)小時(shí)內(nèi)把滿電的手機(jī)用到自動(dòng)關(guān)機(jī)吧？也沒(méi)有廠家會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)續(xù)航只有1小時(shí)的數(shù)碼設(shè)備。至少都可以續(xù)航3小時(shí)，所以電池的放電倍率達(dá)到0.3C左右就能滿足需求，充電要求往往也很低，通常3-4小時(shí)充滿的數(shù)碼設(shè)備大家都能接受，所以充電上對(duì)電池提出的要求也是0.3C左右。

不論國(guó)產(chǎn)還是進(jìn)口鋰電池，1C放電是最起碼的規(guī)格，數(shù)碼設(shè)備對(duì)電池放電的要求都遠(yuǎn)低于電池行業(yè)的普遍標(biāo)準(zhǔn)。充電倍率上和電池行業(yè)目前能做到的基礎(chǔ)指標(biāo)大致相當(dāng)，如果沒(méi)有極特殊設(shè)計(jì)一般也不用擔(dān)心。

二、充放電循環(huán)次數(shù)

數(shù)碼設(shè)備中，手機(jī)算是使用強(qiáng)度最高的產(chǎn)品，我們按一天一充計(jì)算，循環(huán)次數(shù)是500次就是500天壽命，這樣算對(duì)嗎？其實(shí)是脫離了使用條件，所以是錯(cuò)的。

500次的循環(huán)指的是1C放電，0.3C充電下連續(xù)循環(huán)500次，電池容量還剩最初的80%。但我們平時(shí)使用手機(jī)放電倍率遠(yuǎn)小于1C，往往是0.01C-0.5C之間。所以循環(huán)次數(shù)通?？梢?00次后還有80%電量剩余，這已經(jīng)2年時(shí)間了，手機(jī)也快過(guò)時(shí)了。

蘋(píng)果在這方面設(shè)計(jì)的很精明，有意不使用大電量的電池，不但可以獲得輕薄的優(yōu)勢(shì)，還因?yàn)?年后你必然要換下一代iPhone了，干嘛非要多花成本在電池上呢？至于有一些人一年就明顯感覺(jué)續(xù)航少了，也是確有原因的，這個(gè)之后分析。

隨時(shí)保持100%電量并不好，其他數(shù)碼設(shè)備，比如平板電腦，電池充放周期就更久了，但有時(shí)也會(huì)發(fā)現(xiàn)不到2年續(xù)航就明顯下降了，這個(gè)原因也是有解釋的，看完整篇文章你就會(huì)知道。

三、電池內(nèi)阻

前面有提到，沒(méi)有什么特別解釋的。

四、電池一致性

沒(méi)有特別解釋的。

筆記本與移動(dòng)電源用鋰電池

筆記本電池規(guī)格常見(jiàn)的4芯、6芯，8芯。什么意思？這指的是18650電芯數(shù)量，以8芯為例，有2種組合方式，一種是2串4并，一種是4串2并，具體采用哪一種要根據(jù)筆記本廠商電壓變換電路的設(shè)計(jì)，和電池倉(cāng)形狀。

后來(lái)的輕薄的筆記本采用聚合物電池的也比較多了。

移動(dòng)電源也是采用多節(jié)鋰電池并聯(lián)的情況，市售正經(jīng)品牌的移動(dòng)電源10400mAh容量的產(chǎn)品就是由4節(jié)2600mAh的18650電芯并聯(lián)而成。

一、充放電倍率

新的筆記本電池少有1小時(shí)就放光電的情況，所以放電倍率1C已經(jīng)足夠，充電的要求也不高，比如筆記本電池在3-4小時(shí)內(nèi)充滿大家都可以接受。而對(duì)移動(dòng)電源來(lái)說(shuō)對(duì)電池充放電倍率的要求就更低了，幾乎是所有數(shù)碼設(shè)備中最低的。

以目前市場(chǎng)中10400mAh（3.7V）的移動(dòng)電源來(lái)說(shuō)，最大輸出電流為2A（5V），也就是用最大電流也需要3.7個(gè)小時(shí)才能放光電，放電倍率只要滿足0.3C都?jí)蛴?。充電方面，通常的?guī)格是10400mAh配備一個(gè)1.0A的輸入口。這樣充電的倍率只有0.13C。

這就是為什么移動(dòng)電源劣質(zhì)產(chǎn)品特別多的原因：哪怕是正規(guī)廠商也可以購(gòu)買(mǎi)電池市場(chǎng)中性能最低檔（注意，性能低和質(zhì)量差并不完全等同，但還是高度相關(guān)的）的產(chǎn)品用在移動(dòng)電源中，而且還可以滿足使用規(guī)格的需求。

二、充放電循環(huán)次數(shù)

筆記本和移動(dòng)電源使用頻率相較于手機(jī)大幅降低，手機(jī)最多三天充一次，但是移動(dòng)電源和筆記本平均下來(lái)往往一周都不一定能完成一次充放電，這樣算下來(lái)，只要保證50次充放電壽命就能撐一年。

對(duì)于成熟的聚合物鋰電池來(lái)說(shuō)最差也能提供300次的循環(huán)壽命，這個(gè)次數(shù)對(duì)使用筆記本和移動(dòng)電源的人來(lái)說(shuō)都?jí)蛘Ｊ褂?年的了。

而我們往往用不到這么久就更新?lián)Q代了，所以尤其是移動(dòng)電源這個(gè)行業(yè)，實(shí)際使用中的輕負(fù)載和低頻率的充放電次數(shù)，讓我們很難察覺(jué)到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞。

一些無(wú)良的廠商就會(huì)用最差的電芯，甚至把拆機(jī)電芯用在移動(dòng)電源上。拆機(jī)電芯可能從前用在其他設(shè)備中，已經(jīng)循環(huán)了400次，按壽命看還有100次左右就要淘汰了，而100次也足夠讓移動(dòng)電源撐上兩年時(shí)間，所以廢物利用買(mǎi)來(lái)裝移動(dòng)電源里面，根本不會(huì)有人發(fā)現(xiàn)。

相對(duì)移動(dòng)電源來(lái)說(shuō)，筆記本中的原配電池電芯都來(lái)自國(guó)際大廠。但我們也經(jīng)常發(fā)現(xiàn)周?chē)腥说墓P記本買(mǎi)來(lái)不到2年電池續(xù)航就大幅下降了，這是什么原因呢？

還記得前面我們說(shuō)到平板電腦使用周期不頻繁，但有的也會(huì)出現(xiàn)1-2年，電池續(xù)航就大幅下降吧？其實(shí)他們都是由同一個(gè)原因引起的：電池保存不當(dāng)。

如果你經(jīng)常沒(méi)事就把電池充滿，或者充電線一直插在設(shè)備上，那就隨時(shí)維持最高電量，電池容量就會(huì)快速減少。這個(gè)原因涉及到鋰電池的結(jié)構(gòu)。

鋰電池的正極是由含有鋰離子的金屬氧化物組成，負(fù)極一般是石墨構(gòu)成的晶格，充電時(shí)鋰離子向石墨一端移動(dòng)，最終鉆入由石墨構(gòu)成的穩(wěn)定的晶格中，蓄勢(shì)待發(fā)。可以容納鋰離子的晶格越多，可以移動(dòng)的鋰離子越多，電池容量越大。

長(zhǎng)期滿電存放主要影響的是可以移動(dòng)的鋰離子數(shù)量，因?yàn)闈M電后電池達(dá)到4.2V電壓，維持的高電壓讓電解液和電池的正負(fù)極均發(fā)生一些反應(yīng)，而這些反應(yīng)在3.0V-3.7V的狀態(tài)下雖然也在發(fā)生，但是非常微弱。

這種反應(yīng)在電極上生成了鈍化膜，電壓越高膜越厚，膜越厚可以移動(dòng)的到負(fù)極鉆入石墨晶格的鋰離子數(shù)量越少。于是宏觀上的表現(xiàn)就是電池容量衰減。

聚合物鋰電池高電壓長(zhǎng)期儲(chǔ)存有多惡劣？

這里有個(gè)例子，玩航模的人有2塊規(guī)格一樣的全新三元材料航模鋰電池A和B，6月份買(mǎi)來(lái)同時(shí)存放，A剩余電量30%存放，B充滿100%存放，3個(gè)月后測(cè)試電池容量，A容量為最初的98%，B容量為最初的60%。

沒(méi)錯(cuò)，影響就是如此惡劣，所以你的筆記本電池經(jīng)常長(zhǎng)期維持高電壓，一年后續(xù)航大幅下降也就不要稀奇了。

手機(jī)是最不容易遇到長(zhǎng)期滿電存放的設(shè)備，因?yàn)榧幢愠錆M了，也一直在使用，不到幾個(gè)小時(shí)電壓就降下來(lái)了。但手機(jī)偶爾也會(huì)遇到這個(gè)問(wèn)題，比如充滿電后關(guān)機(jī)了，這時(shí)沒(méi)有任何耗電，電池就一直維持高壓，也許一周后你打開(kāi)盒子一看，電池已經(jīng)鼓包了。

正確的做法是充30%-40%的電量，然后長(zhǎng)期保存。

木桶效應(yīng)說(shuō)的是一個(gè)木桶能盛多少水取決于圍城木頭中最短的那個(gè)木片的高度，放在鋰電池組上來(lái)形容一致性再好不過(guò)了。電池一致性表現(xiàn)不好對(duì)串并聯(lián)組數(shù)比較多的電池影響更大。

假設(shè)一個(gè)6芯電池中第三顆18650因?yàn)槟撤N原因容量下降的比較快，很快容量就只剩下75%了，他們6個(gè)是并聯(lián)在一起的，那么放電過(guò)程中第三顆電池會(huì)最早達(dá)到放電終止電壓，于是不論另外5顆電池還有沒(méi)有電量，電池組放電都會(huì)停止。

充電時(shí)也是一樣。結(jié)果另外5顆電池沒(méi)有任何問(wèn)題，也都跟著有問(wèn)題的18650同步充放電，這組電池從外部看就是嚴(yán)重容量衰減的。實(shí)際上里面只有一顆有問(wèn)題。這就是電池一致性的重要性的體現(xiàn)。

電動(dòng)車(chē)用鋰電池

綠源、新日等品牌電動(dòng)車(chē)從2010年開(kāi)始進(jìn)入每個(gè)家庭，但那時(shí)絕大多數(shù)電動(dòng)車(chē)用的都是鉛酸電池。從2012年后開(kāi)始出現(xiàn)了采用鋰電池的電動(dòng)車(chē)，常見(jiàn)的規(guī)格是電壓36V/48V，容量8Ah-12Ah。

帶腳蹬子的那種電動(dòng)車(chē)如果使用48V12Ah的鋰電池，純電續(xù)航達(dá)50公里。

一、充放電倍率

電動(dòng)車(chē)對(duì)充電方面沒(méi)有特別要求，常見(jiàn)的充電倍率是0.1C-0.3C之間，電池廠輕松達(dá)標(biāo)，但放電倍率上稍高，至少要滿足1C，這對(duì)電池廠來(lái)說(shuō)壓力也不大。但是目前還有一種電動(dòng)摩托車(chē)，采用踏板摩托車(chē)外形，時(shí)速甚至可以超過(guò)100km/h，這種車(chē)對(duì)電池的要求一下提高到2C-3C，所以如果你是自己組裝這種高性能電動(dòng)車(chē)，選購(gòu)電池時(shí)要計(jì)算好。

廠商配的電池往往不用操心，自己配的電池一般有3種類(lèi)型：磷酸鐵鋰電池，三元鋰電池，動(dòng)力三元電池。他們最高的放電倍率分別是：2C，1.5C，10C。你也可以通過(guò)增大電池組的容量來(lái)提升1C放電對(duì)應(yīng)的電流。

二、充放電循環(huán)次數(shù)

磷酸鐵鋰電池壽命約2000次，三元鋰電池約800次，動(dòng)力三元鋰電約800次。但是由于電動(dòng)車(chē)中往往不是單體電池，木桶效應(yīng)導(dǎo)致成組后第一次出現(xiàn)容量上的故障，時(shí)間上會(huì)提前，大約是單體壽命周期的1/4到1/2。

當(dāng)然，這也和使用習(xí)慣相關(guān)。剛剛說(shuō)過(guò)的一切規(guī)律在這里都適用，因?yàn)槲覀冞@里涉及到另一種正極材料：磷酸鐵鋰了，所以要單說(shuō)一下。

磷酸鐵鋰的能量密度比三元鋰電低40%，同樣能量的電池磷酸鐵鋰體積大，分量沉，優(yōu)勢(shì)在于循環(huán)次數(shù)多，好保養(yǎng)。比如還是剛剛所說(shuō)的條件，三元鋰電滿電存放3個(gè)月，電池容量衰減到初始的60%，但磷酸鐵鋰面對(duì)這樣嚴(yán)酷的存放條件還可以保持90%，雖然也損失了，但遠(yuǎn)沒(méi)有三元鋰電那么嚴(yán)重。

這個(gè)原因和磷酸鐵鋰絕大部分能量（85%以上）都集中在3.2V電壓上有關(guān)，雖然這種電池充電的截止電壓有3.6V，但從3.6V到3.2V的區(qū)間內(nèi)存儲(chǔ)能量還不到總能量的1%，即便充滿后，放置幾分鐘電壓也會(huì)回落到3.2V。所以磷酸鐵鋰自動(dòng)維持低的電壓應(yīng)力。不容易形成鈍化膜。

一致性問(wèn)題更加重要，目前電動(dòng)車(chē)采用的單體電池大致有2類(lèi)：

1、小單體電池，也就是18650電池，容量2.2Ah-2.6Ah，每組電池單體數(shù)量200個(gè)-500個(gè)。

2、大單體電池，容量一般為20Ah-40Ah之間，每組電池單體數(shù)量15個(gè)-30個(gè)。

我們以72V40Ah的電池組為例，如果采用小單體電池，就需要20串19并的方式，共380顆18650電池。每20顆首尾相接為一條，19條電池組在任何時(shí)候充放電都要求電壓差在0.02V以內(nèi)，聽(tīng)上去要求很高，但實(shí)際上卻不像想象中的難，因?yàn)?8650電池的工藝已經(jīng)非常成熟，同批次電池的一致性相當(dāng)?shù)暮谩?/span>

如果采用20Ah大單體電池，就需要20串2并的方式，共40顆大單體電池，只要這40顆工作起來(lái)同步就沒(méi)問(wèn)題了，總得來(lái)說(shuō)大單體電池成組后在一致性上出現(xiàn)問(wèn)題的幾率更小。不利因素也有，如果是磷酸鐵鋰的大單體電池，一致性會(huì)比三元鋰電差很多，所以電池組都需要再添加一個(gè)自動(dòng)均衡的電路，在每次充電的末尾判斷哪一顆電池需要單獨(dú)多充一會(huì)兒電，來(lái)解決磷酸鐵鋰一致性不佳的弱點(diǎn)。

一致性問(wèn)題在這里已經(jīng)上升到很重要的地位，但還沒(méi)有到極致。

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