锂离子电池容量计算之电压法
电池容量的计算方法
电池,充电器技术学习交流,求助-> 锂电池容量计算的电压法一.首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.二.电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V 100%----4.20V90%-----4.06V 90%-----3.97V80%-----3.98V 80%-----3.87V70%-----3.92V 70%-----3.79V▲60%-----3.87V 60%-----3.73V50%-----3.82V 50%-----3.68V40%-----3.79V▲ 40%-----3.65V30%-----3.77V 30%-----3.62V20%-----3.74V 20%-----3.58V10%-----3.68V 10%-----3.51V5%------3.45V 5%------3.42V0%------3.00V 0%------3.00V以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.遥控飞机锂电池容量加大我买了个遥控飞机，锂电池参数3.7V，100mAh 每次飞行时间在5分钟左右，1我想问能否换个锂电池，比如3.7V，1000mAh.这样是否就可以延长飞机的飞行时间2还有，买飞机的时候送了个USB的充电设备，再问，一般电脑USB输出电压和电流分别是5V，500mA,我能否用我手机充电器-输出参数5V，500mA（变压器+USB线的那种）加上飞机带的USB线充电呢？可以自己换电池，但现在锂电池虚标容量现象严重，要买大品牌正品，而且因为锂电池过放电的话会报废，最好带保护板的锂电池。
锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池容量计算之电压法文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-锂离子电池容量计算之电压法锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).100%----4.20V90%-----4.06V80%-----3.98V70%-----3.92V60%-----3.87V50%-----3.82V40%-----3.79V30%-----3.77V20%-----3.74V10%-----3.68V5%------3.45V0%------3.00V以前发过一个"如何判断电池的剩余容量",写得不够详细,且数据不够精确.此次整理了一下试验数据,作为上篇文章的更新.以下是这个表格的来龙去脉.〓〓〓〓〓〓〓〓一.首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.〓〓〓〓〓〓〓〓二.电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.★★★★★具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系 550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V 100%----4.20V90%-----4.06V 90%-----3.97V80%-----3.98V 80%-----3.87V70%-----3.92V 70%-----3.79V▲60%-----3.87V 60%-----3.73V50%-----3.82V 50%-----3.68V40%-----3.79V▲ 40%-----3.65V30%-----3.77V 30%-----3.62V20%-----3.74V 20%-----3.58V10%-----3.68V 10%-----3.51V5%------3.45V 5%------3.42V0%------3.00V 0%------3.00V★★★★★以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.--------------------------------------四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表2 0%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.--------------------------------------总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.。
锂离子电池正极材料理论电容量的计算
锂离子电池正极材料理论电容量的计算常常看见文献上说该材料的理论电容量是多少mA h/g下面给出理论计算方法：1mol正极材料Li离子完全脱嵌时转移的电量为96500C（96500C/mol是法拉第常数）由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量：1mA·h＝1×（10^-3）安培×3600秒＝3.6C以磷酸锂铁电池LiFePO4为例：LiFePO4的分子量是157.756g/mol, 所以他的理论电容量是96500/157.756/3.6=170 mA h/g关于法拉第常数法拉第常数（F）是近代科学研究中重要的物理常数，代表每摩尔电子所携带的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数NA=6.02214×1023mol-1与元电荷e=1.602176×10-19 C 的积。
尤其在确定一个物质带有多少离子或者电子时这个常数非常重要。
法拉第常数以麦可·法拉第命名，法拉第的研究工作对这个常数的确定有决定性的意义。
一般认为此值是96485.3383±0.0083C/mol，此值是由美国国家标准局所依据的电解实验得到的，也被认为最具有权威性。
最早法拉第常数是在推导阿伏伽德罗数时通过测量电镀时的电流强度和电镀沉积下来的银的量计算出来的。
在物理学和化学，尤其在电化学中法拉第常数是一个重要的常数。
它是一个基本常数，其值只随其单位变化。
在电解、电镀、燃料电池和电池等涉及到物质与它们的电荷的工艺中法拉第常数都是一个非常重要的常数。
因此它也是一个非常重要的技术常数。
在计算每摩尔物质的能量变化时也需要法拉第常数，一个例子是计算一摩尔电子在电压变化时获得或者释放出的能量。
在实际应用中法拉第常数用来计算一般的反应系数，比如将电压演算为自由能。
如何计算电池材料的理论容量值C=26.8nm/M,n是电子数，m是活性物质质量，M是活性物质的分子量电池的化成，有的采用常温化成，有的采用高温化成，这两种化成的优缺点：主要区别应该是SEI膜的厚度和致密程度吧，高温化成形成的SEI较厚但不致密，消耗的锂比较多，常温或低温形成的较薄切致密。
锂电池容量及其与电压之间的关系
一个图：读懂锂电池电池容量怎么回事导读：现在好多关注锂电池放电的人，都有这样的体会，就是当锂电池从充满电压4.2V放电到3.7V时，时间很长，但一旦过了3.7V就放电很快了，没错，确实这样。
下面翻阅一些锂电池的一些资料，给大家做一个总结。
我们现在设计电子产品，很多时候也用锂电池供电，同手机或者平板电脑用锂电池供电一样，熟悉了解锂电池容量的学问，也许对使用和设计锂电池供电包括设计电池充电器来说，很有必要。
现在好多关注锂电池放电的人，都有这样的体会，就是当锂电池从充满电压4.2V放电到3.7V时，时间很长，但一旦过了3.7V就放电很快了，没错，确实这样。
下面翻阅一些锂电池的一些资料，给大家做一个总结。
一、先说一下电池的放电平台，就是指充满电的锂电池在放电时，电池的电压变化状态。
电池恒流放电，电池电压要经历三个过程，即下降、稳定、再下降，在这三个过程中，稳定期是最长的。
稳定时间越长，说明电池的放电平台越高。
放电平台的高低，与电池制造工艺息息相关。
就是因为各个锂电池厂家的市场定位不一样，技术工艺手段不同，其控制的放电平台就不一样，质量也就有很大差别。
一般地，一节18650的锂电池满电压4.2V，当用1C的电流放电放到3.7V，放了60分钟，那么我们就说电池的使用容量是2200mAh，在这段时间里根据充电电池特性，做出一个图如下，可以更好理解电池容量和电压电流时间与放电平台关系：锂电池电池容量与放电平台理解示意图容量（C）=放电电流×电池放电平台时间对于1节容量为2200mAh的18650锂电池来说，1C放电到3.7V用时1小时，容量（C）=2200mA×1小时=2200mAh那么问题就来了，对于好一点的锂电池，一般在我们做产品测试时会在3.7V以后电压下降的很快，那么在短时间内放的电量就很少。
相反不好的电池在4.2V到3.7V放电的时候，电压下降的很快，而在3.7V以后电压又下降的有很慢，这种电池是性能不好的一般容量也非常低。
锂电池电压电量关系
锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法
锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法
锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析
先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).
5%------3.45V 5%------3.42V
0%------3.00V 0%------3.00V
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因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.
真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.
比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.
4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.
最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).
3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.
折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.
库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.
1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑
mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.
5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.
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锂电池容量计算
锂离子电池容量的测算锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).100%----4.20V90%-----4.06V80%-----3.98V70%-----3.92V60%-----3.87V50%-----3.82V40%-----3.79V30%-----3.77V20%-----3.74V10%-----3.68V5%------3.45V0%------3.00V以下是这个表格的来龙去脉.一.首先几个概念解释:1.OCVpen circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.二.电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V 100%----4.20V90%-----4.06V 90%-----3.97V80%-----3.98V 80%-----3.87V70%-----3.92V 70%-----3.79V▲60%-----3.87V 60%-----3.73V50%-----3.82V 50%-----3.68V40%-----3.79V▲40%-----3.65V30%-----3.77V 30%-----3.62V20%-----3.74V 20%-----3.58V10%-----3.68V 10%-----3.51V5%------3.45V 5%------3.42V0%------3.00V 0%------3.00V以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法。
锂电池电压电量关系
锂电池电压电量关系锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).100%----4.20V90%-----4.06V80%-----3.98V70%-----3.92V60%-----3.87V50%-----3.82V40%-----3.79V30%-----3.77V20%-----3.74V10%-----3.68V5%------3.45V0%------3.00V以下是这个表格的来龙去脉.一.首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.〓〓〓〓〓〓〓〓二.电池电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响,温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.★★★★★具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V100%----4.20V90%-----4.06V90%-----3.97V80%-----3.98V80%-----3.87V70%-----3.92V70%-----3.79V▲60%-----3.87V60%-----3.73V50%-----3.82V50%-----3.68V40%-----3.79V▲40%-----3.65V30%-----3.77V30%-----3.62V20%-----3.74V20%-----3.58V10%-----3.68V10%-----3.51V5%------3.45V5%------3.42V0%------3.00V0%------3.00V★★★★★因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.--------------------------------------四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.--------------------------------------总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.。
锂电池电压电量关系
锂电池电压电量关系锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池电压与容量的关系及容量计算方法锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).100%----4.20V90%-----4.06V80%-----3.98V70%-----3.92V60%-----3.87V50%-----3.82V40%-----3.79V30%-----3.77V20%-----3.74V10%-----3.68V5%------3.45V0%------3.00V以下是这个表格的来龙去脉.一.首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以 4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.〓〓〓〓〓〓〓〓二.电池电压与容量的关系但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.3.循环对电池放电平台的影响,随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背光, 放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓三.电池电压对电池容量的表格说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧) 以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)标准条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行GSM模拟放电4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.大电流恒流放电条件描述:1.室温2.新的电池3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.★★★★★具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分OCV电压对容量关系550mA恒流放电电压对容量关系100%----4.20V 100%----4.20V90%-----4.06V 90%-----3.97V80%-----3.98V 80%-----3.87V70%-----3.92V 70%-----3.79V▲60%-----3.87V 60%-----3.73V50%-----3.82V 50%-----3.68V40%-----3.79V▲40%-----3.65V30%-----3.77V 30%-----3.62V20%-----3.74V 20%-----3.58V10%-----3.68V 10%-----3.51V5%------3.45V 5%------3.42V0%------3.00V 0%------3.00V★★★★★因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右由对比表格可以看到.如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.--------------------------------------四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),这时获得的电压比较有参考价值.而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.--------------------------------------总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.。
锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池容量计算之电压法电压法是基于测量电池开路电压和工作电压之间的变化来计算电池容量的。
这种方法简单易行，不需要复杂的仪器和设备，因此广泛应用于实际生产和测试中。
首先，我们需要了解锂离子电池的基本原理和构造。
锂离子电池由正极、负极和电解质组成。
正极和负极通常是由不同的材料制成，而电解质则是将它们分离开来，但同时又能够传递离子。
在正常工作状态下，锂离子从正极向负极移动，通过电解质的传递。
这一过程中，电子同时从负极流向正极，形成了电流。
锂离子在电池中的移动和储存导致了电势差的变化，这就是电池的开路电压。
在开始测量之前，首先需要将电池放置在一个理想状态下，即电池被完全充电或放电。
然后，通过测量电池的开路电压来获取初始电压值。
接下来，将电池连接到一个恒定负载，通过使电池放电直到达到目标电压值。
在放电过程中，需要记录下电池的工作电压。
在测量过程中，需要注意一些因素的影响，例如工作电流和环境温度。
这些因素可能会导致电池的电压值发生一些微小改变，因此在计算容量时应该进行校正。
根据电压法计算锂离子电池的容量可以使用公式：容量（mAh）=(初始电压-目标电压)*电池负载电阻/1000其中，初始电压和目标电压是以伏特为单位的电压值，电池负载电阻是以欧姆为单位的电阻值，容量以毫安时为单位。
需要注意的是，根据电压法计算出来的容量只是一个近似值，不是非常准确的数值。
因为电池的放电过程中，电压并不是线性变化的，而且受到很多因素的影响。
在实际应用中，为了更准确地计算锂离子电池的容量，一般会使用更复杂的充放电曲线分析方法，例如充放电时间法和恒压恒流法。
总之，电压法是一种简单易行的计算锂离子电池容量的方法，适用于大多数实际应用场景。
但需要注意的是，根据电压法计算出来的容量只是个近似值，如果需要更准确的数值，还需要使用其他方法进行进一步分析和计算。
锂离子电池正极材料理论电容量的计算
锂离⼦电池正极材料理论电容量的计算锂离⼦电池正极材料理论电容量的计算常常看见⽂献上说该材料的理论电容量是多少mA h/g下⾯给出理论计算⽅法：1mol正极材料Li离⼦完全脱嵌时转移的电量为96500C（96500C/mol是法拉第常数）由单位知mAh/g指每克电极材料理论上放出的电量：1mA·h＝1×（10^-3）安培×3600秒＝3.6C以磷酸锂铁电池LiFePO4为例：LiFePO4的分⼦量是157.756g/mol, 所以他的理论电容量是96500/157.756/3.6=170 mA h/g关于法拉第常数法拉第常数（F）是近代科学研究中重要的物理常数，代表每摩尔电⼦所携带的电荷，单位C/mol，它是阿伏伽德罗数NA=6.02214×1023mol-1与元电荷e=1.602176×10-19 C 的积。
尤其在确定⼀个物质带有多少离⼦或者电⼦时这个常数⾮常重要。
法拉第常数以麦可·法拉第命名，法拉第的研究⼯作对这个常数的确定有决定性的意义。
⼀般认为此值是96485.3383±0.0083C/mol，此值是由美国国家标准局所依据的电解实验得到的，也被认为最具有权威性。
最早法拉第常数是在推导阿伏伽德罗数时通过测量电镀时的电流强度和电镀沉积下来的银的量计算出来的。
在物理学和化学，尤其在电化学中法拉第常数是⼀个重要的常数。
它是⼀个基本常数，其值只随其单位变化。
在电解、电镀、燃料电池和电池等涉及到物质与它们的电荷的⼯艺中法拉第常数都是⼀个⾮常重要的常数。
因此它也是⼀个⾮常重要的技术常数。
在计算每摩尔物质的能量变化时也需要法拉第常数，⼀个例⼦是计算⼀摩尔电⼦在电压变化时获得或者释放出的能量。
在实际应⽤中法拉第常数⽤来计算⼀般的反应系数，⽐如将电压演算为⾃由能。
如何计算电池材料的理论容量值C=26.8nm/M,n是电⼦数，m是活性物质质量，M是活性物质的分⼦量电池的化成，有的采⽤常温化成，有的采⽤⾼温化成，这两种化成的优缺点：主要区别应该是SEI膜的厚度和致密程度吧，⾼温化成形成的SEI较厚但不致密，消耗的锂⽐较多，常温或低温形成的较薄切致密。
锂离子电池理论比容量计算方法
锂离子电池理论比容量计算方法首先，我们需要了解锂离子电池的基本构成。
锂离子电池一般由负极、正极和电解质组成。
负极材料主要有石墨、石墨化硅等；正极材料主要有锂镍酸锰、锂铁磷酸铁锂等；电解质常用有聚合物电解质、无机盐电解质等。
其次，比容量的计算需要考虑负极和正极材料的储锂容量。
储锂容量是指材料中能够储存锂离子的最大容量。
通常以每克材料能储存的锂离子数量来表示。
负极材料的储锂容量通常以mAh/g（毫安时/克）为单位表示，正极材料的储锂容量通常以mAh/g或mAh/cm3（毫安时/克或毫安时/立方厘米）为单位表示。
然后，计算方法可以分为理论计算方法和实验测定方法。
理论计算方法主要是通过材料的结构及其储锂机制进行计算，常用的方法有密度泛函理论(DFT)计算和一维核壳模型计算等。
理论计算方法需要考虑材料的晶体结构、晶格参数、电子结构以及离子扩散等因素，通过计算得到材料的储锂容量，从而得到比容量。
实验测定方法则是通过电池测试平台进行实验测试，通常是通过充放电循环测试来测定电池的电量和电压变化，从而得到比容量。
最后，除了考虑储锂容量，计算比容量还需要考虑电极材料的密度以及电池重量。
电池重量可以通过电池的称重得到，而电极材料的密度可以通过实验测定或文献查询得到。
综上所述，锂离子电池的比容量计算方法可以通过理论计算方法和实验测定方法来进行。
理论计算方法主要基于材料的晶体结构、晶格参数、电子结构以及离子扩散等因素进行计算，而实验测定方法则是通过电池测试平台进行实验测试来获得比容量。
需要考虑负极和正极材料的储锂容量、电极材料的密度以及电池重量等因素。
锂离子电池计算方法
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锂离子电池计算方法（大纲）一、锂离子电池基本原理1.1锂离子电池的工作原理1.2锂离子电池的组成及结构二、锂离子电池关键性能参数2.1容量2.2能量密度2.3循环寿命2.4充放电速率2.5安全性三、锂离子电池计算方法3.1电池容量计算3.1.1额定容量计算3.1.2实际容量计算3.2电池能量密度计算3.3循环寿命预测3.4充放电速率计算3.5安全性能评估四、锂离子电池计算模型4.1电池等效电路模型4.1.1Thevenin模型4.1.2PNGV模型4.2电池电化学模型4.2.1电化学机理模型4.2.2简化电化学模型4.3电池热管理模型4.3.1热传导模型4.3.2热对流模型五、锂离子电池计算软件及工具5.1常用电池计算软件介绍5.1.1BatteryDesignStudio5.1.2COMSOLMultiphysics5.2电池计算工具开发5.2.1MATLAB工具箱5.2.2Python电池计算库六、锂离子电池计算应用实例6.1电池管理系统（BMS）设计6.1.1BMS功能需求6.1.2BMS计算方法6.2电池组热管理设计6.2.1热管理策略6.2.2热管理计算方法6.3电池寿命预测与优化6.3.1寿命预测方法6.3.2电池优化策略一、锂离子电池基本原理锂离子电池是一种广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和储能系统的关键电源。
锂离子电池理论比容量计算办法
锂离子电池理论比容量计算办法锂离子电池作为一种重要的储能设备，在现代社会中被广泛应用于电子产品、电动汽车等领域。
其理论比容量计算办法是通过计算锂离子电池内部化学反应的电化学反应方程来确定的。
以下将详细介绍锂离子电池理论比容量计算的基本原理和方法。
首先，要理解锂离子电池的原理。
锂离子电池是基于锂离子在正负极之间的迁移而工作的。
它由正极、负极、电解质和分离膜组成。
在充电时，锂离子从正极释放出来，并通过电解质和分离膜迁移到负极。
而在放电时，锂离子则从负极释放，并返回到正极。
基于以上原理，可以通过以下步骤计算锂离子电池的理论比容量：1.确定电极材料：首先需要确定正极和负极的电极材料。
通常正极材料为锂离子嵌入材料，例如钴酸锂（LiCoO2），负极材料为碳材料。
2.确定电化学反应方程：根据电极材料的特性，可以得到正负极的电化学反应方程。
例如，在以锂离子嵌入材料为正极的锂离子电池中，正极材料的化学反应方程可以表示为：LiCoO2↔Li++CoO2+e-。
同样地，负极材料的化学反应方程可以表示为：LiC6↔Li++6C+e-。
3.计算电极比容量：根据电化学反应方程以及电极中活性物质的质量，可以计算电极的比容量。
比容量表示单位质量的电极材料在化学反应中可以嵌入或释放的锂离子数量。
4.计算电池理论比容量：根据正负极的比容量以及电池设计中正负极的比例，可以计算出整个电池的理论比容量。
一般来说，锂离子电池的理论比容量约为150mAh/g。
需要注意的是，以上仅为计算锂离子电池理论比容量的基本步骤，实际情况中还需要考虑诸多因素，如电解质的性质、电极结构、电池尺寸等。
此外，锂离子电池的实际比容量通常会受到电池循环次数、温度等因素的影响，实际比容量往往会比理论值略低。
综上所述，锂离子电池的理论比容量计算是通过计算电化学反应方程、电极材料的比容量，并结合电池设计的参数来确定的。
这一计算方法可以为锂离子电池的设计和性能评估提供重要的理论指导。
锂离子电池soc估算方法
锂离子电池soc估算方法
锂离子电池的SoC(State of堪用)估算是锂离子电池设计和评估的重要步骤。
SoC是指电池在充满电状态下的可用能量密度,通常以瓦特小时(mAh/kg)为单位
进行估算。
以下是几种常见的锂离子电池SoC估算方法及其优缺点。
1. 基于循环次数的方法
这种方法基于电池的循环次数和循环后的电量损失。
在这种方法中,电池的SoC是通过计算电池在多次循环后的能量损失来确定的。
这种方法的优点是能够精确地计算电池的容量衰减,缺点是需要对电池进行大量的测试和计算,成本较高。
2. 基于电压和电流的方法
这种方法基于电池的电压和电流来确定SoC。
在这种方法中,电池的SoC是
通过计算电池在充电和放电过程中的功率损失来确定的。
这种方法的优点是能够精确地计算电池的功率损失,缺点是需要对电池进行大量的测试和计算,成本较高。
3. 基于电池模型的方法
这种方法基于电池的物理模型和参数,通过计算电池的能量损失和功率损失来确定SoC。
这种方法的优点是能够精确地计算电池的SoC,缺点是需要进行大量的物理和工程参数估计,成本较高。
4. 基于实验室测试数据的方法
这种方法基于实验室测试数据来确定电池的SoC。
这种方法的优点是能够获取准确的实验室测试数据,缺点是需要进行大量的测试和计算,成本较高。
综上所述,以上方法都有其优缺点,选择合适的SoC估算方法取决于应用场
景和预算。
磷酸铁锂和三元锂电池充电上限电压和放电下限电压快速计算方法
磷酸铁锂和三元锂电池充电上限电压和放电下限电压快
速计算方法
磷酸铁锂和三元锂电池是目前应用较广泛的两种锂离子电池。
它们的电压范围是由充电上限电压和放电下限电压确定的。
在实际使用中，为了确保电池安全和延长使用寿命，需要根据具体情况快速计算出合适的电压范围。
以下是磷酸铁锂和三元锂电池充电上限电压和放电下限电压的快速计算方法。
1.磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池的充电上限电压一般为3.65V，放电下限电压为2.5V。
在实际使用过程中，为了延长电池寿命，一般不建议将电池充放电到极限值，而是设置相对较小的电压范围。
一般建议将充电上限电压设定为
3.4V，放电下限电压设定为2.8V。
2.三元锂电池
三元锂电池的充电上限电压一般为4.2V，放电下限电压为3.0V。
同样地，在实际使用过程中，为了延长电池寿命，一般不建议将电池充放电到极限值，而是设置相对较小的电压范围。
一般建议将充电上限电压设定为4.1V，放电下限电压设定为3.2V。
锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池容量计算之电压法: 如下, 百分比是电池的剩余容量, 右侧是对应的电池的开路电压(OCV). 100% 4.20V 90% ---- 4.06V80% ---- 3.98V70% ---- 3.92V60% ---- 3.87V50% ---- 3.82V40% ---- 3.79V30% ---- 3.77V20% ---- 3.74V10% ---- 3.68V5% ------ 3.45V0% ------ 3.00V" 如何判断电池的剩余容量", 写得不够详细, 且数据不够精确., 作为上篇文章的更新.. 首先几个概念解释:1.OCV:open circuit voltage 的缩写, 开路电压.2. 锂离子电池: 本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V 恒压限制充电的单节锂离子电池.3. mAh:电池容量的计量单位，实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑mAh不是标准单位，但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.4. fuel gauging: 电量计量，原意是油量计量，后在电化学上被引用为电量计量的意思.. 即库仑计(coulomb co unt).，只有用库仑计. 就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理. 要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.. 电压与容量的关系，就是在放电的时候，电池电压随电量的流逝会逐渐降低，并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样. 但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.1. 同一个电池, 在同等剩余容量的情况下, 电压值因放电电流的大小而变化., 电压越低. 在没有电流的情况下, 电压最高.2. 环境温度对电池电压的影响, 温度越低, 同等容量电池电压越低.3. 循环对电池放电平台的影响,, 锂离子电池的放电平台趋于恶化. 放电平台降低. 所以相同电压所代表的容量也相应变化了.4. 不同厂家, 不同容量的锂离子电池, 其放电的平台略有差异.5. 不同类型的电极材料的锂离子电池, 放电平台有较大差异. 钴锂和锰锂的放电平台就完全不同. , 使电池的容量显示变的不稳定, 因为手机不可能一直处于小电流的待机状态. 暂时的大电流的损耗, 比如开背光, 放铃声,特别是通过, 都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后, 电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.. 电池电压对电池容量的表格, 下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格（左侧）（右侧）1. 室温2. 新的电池3. 完全充饱以后进行GSM模拟放电4. 测量电池电压时, 关断放电回路, 测量电池开路电压. 排除放电电流对电压的影响.5. 选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.1. 室温2. 新的电池3. 完全充饱以后进行550mA的恒流放电4. 测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.5. 选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少., 以10%的容量间隔进行划分OCV550mA恒流放电电压对容量关系100%---4.20V100%----4.20V90%-----4.06V90%-----3.97V80%-----3.98V80%-----3.87V70%-----3.92V70%-----3.79V ▲60%-----3.87V60%-----3.73V50%-----3.82V50%-----3.68V40%-----3.79V40% --- -3.65V30%-----3.77V30%-----3.62V20%-----3.74V20%-----3.58V10%-----3.68V10%-----3.51V5% ----- 3.45V 5% ----- 3.42V0% ----- 3.00V 0% ----- 3.00V, 表中的仅供各位参考. . 也没有其它公式可以套用. 手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压, 来近似取得电池的容量.OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.3.8V 前后有一个相对平缓的放电平台3.7V 以后, 电压随容量下降急剧降低到 3.0V（1C）的放电平台出现在 3.65V 左右, 当电压降到3.79V 时, 40%（参考左侧）的电量.而实际电池应该还有70%的电量（参考右侧）. 当手机重新进入小电流待机时, 电池电压会回升到对应左侧的 3.92V（70%）. 那么手机的容量显示就会出现反跳现象.. 手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:1. 手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.2. 常用的电量格. 有三格或四格的. 以四格电量的显示来讲.25%.50%或者更多. 第二格代表20%.... 是一种不平均的分配.S1200 的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.A8 的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.,philips 的都有各自不同的格子定义.（就象上面的百分比）.3. 但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机, 这个电量就不可避免的存在下述弊端（分辨率）不高.三格,四格或10格（就象上面的百分比）., 比如打完一个电话后从两格降低到一格后, 过一会儿又反弹回两格这种现象.4. 手机对电池电压的采样, 一般会尽量采用低消耗电流时的电压（比如待机时）,"多点采样计算平均值" 的算法来避免瞬间电流对电压的干扰.5. 手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的., 其对应的剩余容量会出现很大的差异, 其第一格所代表的电量可以用 3 天, 而循环了100 次的电池和差的劣质电池.1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.6. 在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.7. 有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,. 其原理也是一样的. 这里不另行详细说明., 采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行, 但是略显粗糙的方法。
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锂离子电池容量计算之电压法
锂离子电池开路电压与电池容量的对应关系分析
先给出一个表格:如下,百分比是电池的剩余容量,右侧是对应的电池的开路电压(OCV).
100%----4.20V
90%-----4.06V
80%-----3.98V
70%-----3.92V
60%-----3.87V
50%-----3.82V
40%-----3.79V
30%-----3.77V
20%-----3.74V
10%-----3.68V
5%------3.45V
0%------3.00V
以下是这个表格的来龙去脉.
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一.首先几个概念解释:
1.OCV:open circuit voltage的缩写,开路电压.
2.锂离子电池:本篇讨论的是目前手机上普遍采用的以4.2V恒压限制充电的单节锂离子电池.
3.mAh:电池容量的计量单位,实际就是电池中可以释放为外部使用的电子的总数.
折合物理上的标准的单位就是大家熟悉的库仑.
库仑的国际标准单位为电流乘于时间的安培秒.
1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6库仑
mAh不是标准单位,但是这个单位可以很方便的用于计量和计算.
比如一颗900mAh的电池可以提供300mA恒流的持续3小时的供电能力.
4.fuel gauging:电量计量,原意是油量计量,后在电化学上被引用为电量计量的意思.
最科学的并且是最原始的电池的电量计量方法是对流经的电子流量的统计.即库仑计(coulomb count).
★要想获得锂离子电池的电量使用的正确情况,只有用库仑计.就象大家家里面的水量计量用的水表的作用原理.要计算流经的电荷的多少才能获得锂离子电池的电量使用情况.
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二.电压与容量的关系
但是锂离子电池有一个对电量计量很有用的特性,就是在放电的时候,电池电压随电量的流逝会逐渐降低,并且有相当大的斜率.这就提供给我们另外一种近似的电量计量途径.取电池电压的方法.就好像测量水箱里面的水面高度可以大概估计剩余的水量这个道理一样.但是实际上电池的电压比水箱里面的平静的水面高度测量要复杂的多.
用电压来估计电池的剩余容量有以下几个不稳定性:
1.同一个电池,在同等剩余容量的情况下,电压值因放电电流的大小而变化.
放电电流越大,电压越低.在没有电流的情况下,电压最高.
2.环境温度对电池电压的影响, 温度越低,同等容量电池电压越低.
3.循环对电池放电平台的影响,
随着循环的进行,锂离子电池的放电平台趋于恶化.放电平台降低.所以相同电压所代表的容量也相应变化了.
4.不同厂家,不同容量的锂离子电池,其放电的平台略有差异.
5.不同类型的电极材料的锂离子电池,放电平台有较大差异.钴锂和锰锂的放电平台就完全不同.
以上这些都会造成电压的波动和电压的差异,使电池的容量显示变的不稳定
★★一台手机上用电压计量电池容量时,因为手机不可能一直处于小电流的待机状态.暂时的大电流的损耗,比如开背
光,放铃声,特别是通过,都会造成电池电压很快降低.此时手机显示的容量要降低得比实际容量降低更多.而当大电流撤掉以后,电池的电压会回升.这就会造成手机容量显示反而上升这种不合理的现象.
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三.电池电压对电池容量的表格
说了这么多,下面给出一个标准的电压对电池剩余容量的表格(左侧)
以及大电流恒流放电是电池电压对容量的表格(右侧)
标准条件描述:
1.室温
2.新的电池
3.完全充饱以后进行GSM模拟放电
4.测量电池电压时,关断放电回路,测量电池开路电压.排除放电电流对电压的影响.
5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.
大电流恒流放电条件描述:
1.室温
2.新的电池
3.完全充饱以后进行550mA的恒流放电
4.测量电池电压时,不关断放电回路,测量电池实际工作电压.携带放电电流对电压的影响.
5.选用钴锂的电池,因为目前手机上大多选用的是钴锂.锰锂很少.
★★★★★
具体数据如下,以10%的容量间隔进行划分
OCV电压对容量关系 550mA恒流放电电压对容量关系
100%----4.20V 100%----4.20V
90%-----4.06V 90%-----3.97V
80%-----3.98V 80%-----3.87V
70%-----3.92V 70%-----3.79V▲
60%-----3.87V 60%-----3.73V
50%-----3.82V 50%-----3.68V
40%-----3.79V▲ 40%-----3.65V
30%-----3.77V 30%-----3.62V
20%-----3.74V 20%-----3.58V
10%-----3.68V 10%-----3.51V
5%------3.45V 5%------3.42V
0%------3.00V 0%------3.00V
★★★★★
以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,
因为电池电压的影响因素实在太多,表中的仅供各位参考.
注意这里电池电压与容量不是线性关系.也没有其它公式可以套用.手机只能实现制备一个对应的表格来对照实际测量到的电压,来近似取得电池的容量.
锂离子电池的OCV放电电压在4.20V到3.90V之间下降斜率较快.
在3.8V前后有一个相对平缓的放电平台
在低于3.7V以后,电压随容量下降急剧降低到3.0V
而对照的大电流放电(1C)的放电平台出现在3.65V左右
由对比表格可以看到.
如果长时间处于大电流放电状态,当电压降到3.79V时,
手机这个时候认为只有40%(参考左侧)的电量.而实际电池应该还有70%的电量(参考右侧).当手机重新进入小电流待机时,电池电压会回升到对应左侧的3.92V(70%).那么手机的容量显示就会出现反跳现象.
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四.手机上采用测量电压法来计量电池容量的具体应用:
1.手机设计的电量显示就是根据这个电压对容量的关系来设置手机上电量的显示.
2.常用的电量格.有三格或四格的.以四格电量的显示来讲.
各个手机设计时每一格代表的电量并不一定是平均的25%.
实际情况往往可能是第一格代表了50%或者更多.第二格代表20%.....是一种不平均的分配.
波导S1200的第一格电量就代表了前面的60%以上的电量.
厦新A8的第一格电量代表了前面的70%左右的电量.
其它三星手机,philips的都有各自不同的格子定义.
当然采用这种原理的也有用百分比来显示的(就象上面的百分比).
3.但是只要是采用电压来计量容量原理来工作的手机,这个电量就不可避免的存在下述弊端
电量的精度(分辨率)不高.三格,四格或10格(就象上面的百分比).
电量会出现反复变化,比如打完一个电话后从两格降低到一格后,过一会儿又反弹回两格这种现象.
4.手机对电池电压的采样,一般会尽量采用低消耗电流时的电压(比如待机时),
这时获得的电压比较有参考价值.
而且手机软件会采用"多点采样计算平均值"的算法来避免瞬间电流对电压的**.
5.手机里面设定容量格数的电压临界值是固定不变的.
而电池随着循环的进行或选用放电平台很差的电池时,其对应的剩余容量会出现很大的差异
比如放电平台高的电池,其第一格所代表的电量可以用3天,而循环了100次的电池和差的劣质电池.
其第一格电量却只能用1到2天.甚至出现在电量为空格的时候却还可以待机2天的怪异现象.
6.在处理电压反跳现象时,有些手机会采用锁定容量格数的一个算法.即容量显示不反跳,但是当前的容量格数的使用时间会相对延长一点.
7.有些早期的手机使用的是镍氢电池或镍镉电池,
同样镍基电池也可以绘出一个放电电压对容量的关系.其原理也是一样的.这里不另行详细说明.
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总之,采用测量电池电压来计量电池容量是个简单易行,但是略显粗糙的方法.
真正高级的锂离子电池电量计量只有采用库仑计并使用高级的电量计量算法.
充电时间为,
(电池容量/充电电流)*1.2即:
(电池容量90mAh/充电电流60mA)*1.2=1.8hours=1小时48分钟
如果以充电器充电电流计算则为: (电池容量90mAh/充电器标识电流150mA)*1.2=43mi nutes.则对产品来说不准确.一般装电池的设备会限制充电电流.所以应该以设备的实际充电电流为准.。