电压法计算锂离子电池容量

电压法计算锂离子电池容量

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.

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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%----4.20V

90%-----4.06V90%-----3.97V

80%-----3.98V80%-----3.87V

70%-----3.92V70%-----3.79V▲

60%-----3.87V60%-----3.73V

50%-----3.82V50%-----3.68V

40%-----3.79V▲40%-----3.65V

30%-----3.77V30%-----3.62V

20%-----3.74V20%-----3.58V

10%-----3.68V10%-----3.51V

5%------3.45V5%------3.42V

0%------3.00V0%------3.00V

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以上数据为我三年来对锂离子电池测试的统计,