了解 18650 电池电压：从基础到高级
了解 18650 电池电压：从基础到高级
18650电池因其高能量密度、长寿命和可靠性而广受欢迎。了解其电压特性对于优化性能和安全性至关重要。本文将从基础到高级，全面解析18650电池的电压特性。
18650 电池电压基础知识
在深入研究 18650 电池电压之前，必须从高级概念和应用了解基本电压。
18650 标称电压
18650电池的标称电压通常为3.6V或3.7V。这被称为放电周期内电池的“平均”电压。
标称电压因锂离子电池型号的不同而有所区别。例如，当设备标有“3.7V锂离子电池”时，它指的是18650电池的标称电压。
充满电电压
当18650电池充满电时，其电压达到约4.2V。这是标准18650电池的最大安全电压。
放电截止电压
2.0 电池的放电截止电压（称为低电压限制）约为 2.5V 至 18650V。此电压应视为“电量耗尽”，18650 电池应进行充电。
电压低于放电截止电压可能会损坏18650锂离子电池。但是，电池管理系统设计有放电截止电压功能。
不同材质18650电芯电压不同
文章开头提到了18650电芯的基本电压知识，应该知道不同的化学成分，电压特性会有细微的差异。
- 钴酸锂 (LiCoO2)：该款电池标称电压为3.6V，以高能量密度著称。
- 锰酸锂 (LiMn2O4)：与标称电压为 2V 的 LiCoO3.7 相比，这些电池具有热稳定性。
- 锂镍锰钴氧化物 (NMC)：这些电池的标称电压也为 3.6V 或 3.7V，并提供了能量密度和功率能力的良好平衡。
- 磷酸铁锂 (LiFePO4)：这些电池的标称电压较低，约为 3.2V，具有出色的安全特性和较长的循环寿命。
如果您正在设计需要更高电压的系统，您可能会选择 LiMn2O4 或 NMC 电池而不是 LiFePO4 电池。
18650电池电压范围
因为我们已经介绍了基本的电压点，下面让我们来探讨一下表征 18650 电池运行的各种电压范围。
正常工作电压范围
18650电池的正常工作电压范围一般在3.0V至4.2V之间。随着您使用由电池供电的设备，电压会逐渐降低。降低速度取决于多种因素，包括放电电流和电池容量。
安全电压范围
18650电池的安全电压范围比其正常工作范围（2.5V至4.2V）略宽。
上限（4.2V）：超过此电压将引起电解质击穿和热失控。
下限（2.5V）：当电压低于下限电压时，电池的化学性质可能会发生不可逆的变化，导致容量损失。
其作用是设计电池管理系统，以始终保护电池电压在安全范围内。
电池电压与充电状态（SOC）的关系
电池的充电状态 (SOC) 表示电池中存储的能量与电池满容量之比。虽然电压与 SOC 相关，但这种关系并不是线性的。
以下是典型 18650 电池的电压和 SOC 之间关系的一般指南。
电压 | 充电状态（SOC） |
|---|---|
4.2V | 100% 电量 |
4.1V | ~90% SOC |
4.0V | ~80% SOC |
3.9V | ~70% SOC |
3.8V | ~60% SOC |
3.7V | ~50% SOC |
3.6V | ~40% SOC |
3.5V | ~30% SOC |
3.4V | ~20% SOC |
3.3V | ~10% SOC |
3.0V | ~0% SOC |
这些值是近似值，取决于具体的电池化学性质和其他因素。电压在放电周期开始和结束时下降得更快，在中间范围内下降得更缓慢。
影响18650电池电压的因素
了解影响18650电池电压的这些因素将预测电池行为并优化电池供电系统。
温度
高温（45°C 或 113°F 以上）会导致内阻和电压升高，此外高温环境下化学反应会导致自放电加快。
低温（低于 0°C 或 32°F）也会增加内部电阻，释放更少的容量，并且电压明显下降。
在使用和存储期间，应将 18650 电池保持在 20°C 至 25°C (68°F 至 77°F) 的温度范围内。
内部阻力
内阻是影响电池电压的关键因素。随着电池寿命的增加，其内阻将会增加。内阻越高，电压在负载下下降越快，并且发热量越大。内阻对电池的健康和性能起着重要作用。
放电率
放电率会影响其电压。放电率越高（即消耗的电流越大），电压下降越快，容量消耗和发热量也越大。
放电率会影响电池内阻和电化学反应的动态，在选择18650电芯进行定制化解决方案时，应考虑放电率。
18650 生命周期
当寿命达到剩余的70%时，18650的电压会下降得更快，内阻会变得更高。您应该按照定制锂离子电池组制造商的指导进行处理。
18650 电池充电
正确的充电方法可保持 18650 电池的性能和使用寿命。让我们探索这些电池充电的关键方面。
标准18650充电电压
大多数 18650 锂离子电池的标准充电电压为 4.20V ± 0.05 V。但轻微的充电和放电会提高电池的可靠性和使用寿命。您应该考虑使用定制电池组制造商.
下表更详细地描述了每种电压类型的锂离子电池组的充电器规格。
充电器规格 | 充电器最大电流 | 3.7V锂离子电池 |
|---|---|---|
4.2V | 2A | 7.4V锂离子电池 |
8.4V | 1A | 11.1V锂离子电池 |
12.6V | 4A | 14.8V锂离子电池 |
16.8V | 4A | 18V锂离子电池 |
21V | 4A | 21.6V锂离子电池 |
25.2V | 2A | 25.9V锂离子电池 |
29.4V | 2A | 36V锂离子电池 |
42V | 5A | 43.2V锂离子电池 |
50.4V | 8A | 43.2V锂离子电池 |
54.6V | 4A | 锂离子电池组规格 |
18650 电池放电
18650 电池的放电曲线说明了电压的变化情况。18650 锂离子电池的典型放电曲线有三个主要阶段。
初始掉落：当负载启动时，由于电池内阻的原因，电压会出现微小而快速的下降。
逐渐衰退：大部分放电周期的特点是电压逐渐、接近线性下降。
快速下降：当电池接近完全放电时，电压开始更快下降。
以下是典型放电曲线的近似表示：
- 启动电压：4.2V（100% 充电）
- 80% 充电时的电压：~3.9V – 4.0V
- 50% 充电时的电压：~3.6V – 3.7V
- 20% 充电时的电压：~3.3V – 3.4V
- 截止电压：~2.5V – 3.0V（0% 电量）
您可能会注意到，曲线的确切形状会根据放电率、温度和电池的具体化学性质等因素而变化。
关于18650电池电压的常见问题
问：3.7V 电池可以替代 4.2V 电池吗？
A：3.7V是锂电池的额定电压，最大充电电压为4.2V。3.7V和4.2V的标称电压在尺寸和容量上是相当的。3.7V电池可以替代4.2V电池。
问：18650电池的最大输出功率是多少？
答：18650 电池目前的最大容量为 3500mAh。3500mAh LG MJ1 是一款广泛使用的大容量电池。
问：电池电压超过4.2V会发生什么情况？
答：当电池电压超过4.2V时，会造成电池短路，损坏电池组。
问：18650伏需要多少个12电池？
答：3 个 NMC 18650 电池串联将产生 11.1V，与行业名称 12V 相同。