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[其他] 【科普向】锂电们那些事

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发表于 2013-10-30 14:16 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 532 于 2013-10-31 09:59 编辑

注:下文的锂电一般无明确提示都指的是可重复充电的锂电,标称运作电压3.7-4.2v,某些一次性的锂电池与锂铁电池(标称电压3.2v)不在讨论范围内,或许以后会增加这部分内容。

外形尺寸篇

目前我们身边的锂电按照尺寸划分大致可以分成两类,一类是几乎没尺寸标准可言的爱怎么做就怎么做的,比如手机或者平板里的聚合物类锂电,它们大多比较薄而且是长方体的造型,外部多采用铝塑软包进行封装,可以用手轻微掰弯。这类锂电一般命名的方法是直接报上三围,比如下文会出现的3766125平板用的电芯(三星制造),含义是3.7mm厚度X 66mm宽度X125mm长度,这个电池据我所知用在ipad3跟一部分的7寸平板上(mediapad7 nook color一代等)。



另外一种就是规规矩矩按照规范来做的,外观多为圆柱形,外壳材料似乎是铁壳比较多(磁石可吸附)
上面的链接里的第二个表格,大家可以看到一些熟悉一点的字眼,诸如一号/五号/七号电池。这些号码越大代指的电池尺寸就越小(IEC这鬼蓄性还会体现在别的标准里比如线径awg,也是号码越大线径越细)。这些号数一般还有一些别名,比如五号电池,“别名”14500,其实就是14mm直径50.0mm长度(高度)的圆柱体的意思。


淘宝里可以方便买到的电池里,大概有这么几种尺寸的锂电是比较常见的:
26650(动力电池,一些电动工具使用),
18650(动力电池/笔记本电池组的电芯,六芯四芯就是含有6/418650的意思,有部分手提会根据尺寸造型需要用18650跟其他一些同容量但是做成长方体造型的电芯混合搭配,x60t的电池就属于这种混搭的)
1450010440(五号/七号电池)。

如果大家想知道他们的造型跟用途,可以随时淘宝上搜索一下尺寸数字,或者直接找“五号锂电”“5锂电”也可以。




淘宝锂电术语篇

动力电池:一般用于大电流输出的场合的电池,特点是内阻很小,1000mah以上的动力电池内阻一般在个位数毫欧的级别,比如电钻,电起子这类工具,或者电动助力自行车等交通工具上。最近非常火热的特斯拉Model S电动车用的就是一堆密密麻麻的18650组成的电池组供电的。这类电池一般是同尺寸同材质的锂电里内阻最小的,因而可以输出更大的电流而不会出现明显的输出电压下降。由于内部结构为了降低内阻做了调整,同样与同样的体积与技术条件的情况下,这类电池一般会比同样尺寸内阻偏大的电池拥有更小容量
PS:与动力电池这种追求最小内阻的电池相比,手机跟平板电脑的电池走向的是另一个极端,追求有限体积下的最大化的电容量,但是带来的问题是内阻偏大,一般2000mah附近的手机电池内阻都会达到两位数毫欧的级别,老化时内阻甚至可能会达到三位数毫欧。典型嘛,如本人那挂掉的的水果touch4,基本每天冲放一次,一年后满电的情况下玩一下愤怒小鸟,电量立刻从100掉到7x,退出桌面几秒后恢复到9x,显然是由于内阻增大,开游戏时电流负载大导致电池输出电压大幅下降造成的电量误判。


保护板
一般手机或者平板上的锂电会把锂电电芯跟保护板封装在一起。保护板的作用很单纯,限制输入/输出(充电/放电)电压与电流,个别保护板会集成库仑计(一种统计电量的芯片)。带有库仑计的保护板会引出三种颜色导线,没带保护板的一般只引出两种颜色的导线。淘宝上有各式各样的保护板单卖的,从手机电池小号的保护板(两三块钱)到能承受上百安培的电动助力车用的高级货都有。
18650 14500之类的电池,本身标准的设计是没有保护板的,与保护板作用相同的芯片一般集成在电池外部,典型的如手提电脑的电池包,或者淘宝上一些很火热的自己DIY的移动电源盒。至于电动助力车或者特斯拉Model S电动车,由于电池组多为串并联结合,保护板上有比较复杂的平衡冲设计(前期整体快速串联充电,后期通过IC平衡各个串联节点上的电压,x60t的电池包也有类似的设计)。这类电池由于工作时电流很大,保护板上的器件有非常多的功率管,大家可以自行谷歌或者淘宝一下“锂电保护板大功率”,那样子有点像土豪主板或者土豪显卡的供电部分,功率管齐齐整整地在PCB上打麻将。

由于手机或者平板电池上能塞保护板的地方很小,用不了能承受大电流的电子器件(用上了散热也是问题,笑),前面提到的手机或者平板电池的保护板允许输出的最大电流很小,一般只有3~6a
这么小电流一般情况下要短路引起燃烧是非常困难的任务,大家可以参考一下下面这个视频:
【好奇实验室】荒野求生续:手机电池加锡纸不能生火
画外音:实验欲要成功,必须先要自宫(把保护板拿掉)


PS 顺带一体某手机电池最近有包包内自燃的新闻,似乎有官方回复说是电池输出极接触到包内的金属物短路引起火灾。如果所说的属实,对此我的猜测有两个:1.这电池没有保护板或者保护板已经变成两根导线。2.这是天顶星科技的保护板,允许手机电池尺寸的保护板搞出动力电池级别的大电流放电。

本人曾经短路过家里各种手机 psp nds 平板之类的电池(此段需要PG家长指引),由于都有保护板在工作的关系,短路后输出电压都在极短时间内变成0V了,需要重新充电几秒钟才能重新激活(激活指的是输出电压恢复正常,不充电几秒钟的话就一直维持对外0V的锁死状态)。把保护板去掉以后再试试短路实验,3766125这个电池能在短路两秒钟后把我焊接的24awg导线的焊点融掉,导线也有糊味(大家请勿模仿)。一些老的诺基亚手机电池我在保护板完好的情况下反复短路后又激活过几次,电池板依然活蹦乱跳,我猜测日常塞包里输出电池是怎么碰钥匙都是无所谓的了,别弄破包装就行。


放电C
一般卖动力电池的才会提到。C是电池容量capacity,一般动力电池允许10C~30C的放电级别,比如20C 5000mah的电池允许20x 5000ma=100a的放电电流。我也不太清楚这是怎样测定的,估计是短路电流?常规的手机或者平板电脑的电池一般只允许0.5c1c的放电,特别是自身带有保护板的电池,可能会被限制得更小
xx S xx Psseries,串联;Pparallel 并联。如果说某某助力车的电池包是5s 2p的,那么这个电池包用了十个电芯,输出电压是五个串联,mah容量是两个并联.


极耳可焊性
不带保护板的情况下,淘宝上很多聚合物铝塑软包的锂电电芯都会带有两个触须一样的负责输出的金属片叫极耳,极耳一般需要镀镍的或者黄铜做的才有可焊性(融化的焊锡能挂上去)。有部分电池由于实在是太工包,直接就是从某些电动工具上拆的,原来的工具连接极耳时是用穿孔上螺丝的方式或者激光/电弧焊接的方式的话,很大可能这些极耳是没有可焊性的。也有一部分电芯的极耳一个有镀镍一个没有,如果需要买回来自己DIY,请务必留意。



分容/容量一致性
淘宝上很多锂电电芯都是“工包货”,但也未必是不能用,用了就爆炸什么的,有些是尾单,有些是老库存,当然更多的情况下是分容档外品。一般电池在流水线上封包完成后就会进行充放电激活以及容量测试。有时候个别电池容量不在理想区域,比如要做4000mah的电池,允许公差范围是39504050mah,那么超出这个范围的电池(一般是容量偏小的啦)都会成为“档外品”,很可能就那么被降格流入淘宝了。
比如说前面提到的3766125电芯估计就是这类货色,三星制造。由于很多平板都用它,这玩意产量很大,当然也导致很多档外品产生。当然档外品也不能直接丢入太平洋是不,各种倒腾洋垃圾的就把电池买回来,按照容量划分登记进行贩卖。这电池我前后买过十多片,用在遥控车跟电动起子上,半年下来暂时没鼓包情况发送。串联使用时电压一致性也出奇地好(接近没电的时候每个电芯电压差异都在0.01v内,估计是电压表误差了)


占位筒
http://s.taobao.com/search?spm=a230r.1.8.12.M3S8r2&promote=0&tab=all&q=%D5%BC%CE%BB%CD%B2&style=list
一般淘宝上卖的比较多的占位筒是一号五号与七号电池尺寸的,其实就是电池外形的塑料壳外加一条“高科技”导线。一般用一号五号七号电池的场合里,各种碳性碱性电池的电压多为1.5v附近,而可充电的锂电的电压比较高,有1.5v的两倍多,如果原来的电器是1.5v电池x2的,换上同尺寸的锂电时就需要一节锂电与一节占位筒(其实就是一根导线啦)结合,避免电压过高烧毁电器。如果本来的用电器是单节1.5v的,比如很多无线鼠标/键盘之类的,除非本身就支持那么高的电压,否则请放弃使用可充电的锂电这个想法。其余的情况,比如用三节干电池之类的,请咨询淘宝卖家。顺带一提,可以用锂电的情况下,由于锂电充电速度比镍氢之类的快很多,相对重量也比较轻(同样放电电压时),适合在一些大耗电的移动性场合比如电动玩具车或者外挂闪光灯。如果是一些超低耗电的电器,比如电子湿度计之类的,还是建议用一般的1.5v一次性电池或者镍氢电池更好,这些电器一般电池一两年才换一次,用锂电的话容易造成过度放电导致电池损坏。


BB响(电池报警器)
其实这是一个测试锂电电压的玩意啦,原本设计是给航模之类的动力电池使用的,装上后如果电池电压低于设定值(有2.8v3.8v的设定范围,0.1v递进),就会发出巨大响声。
我是把这个玩意当成电压表用了焊接在了充电器上(见下图红框),可以随时看到电池充电过程的电压。这玩意找便宜的买就成,八块钱跟三十块的都是一个货色。



锂电充电器
市面上的十块八块的民工级的万能充一般输出的电压波动很大,看了下家里以前那个几个玩意,4.18v4.22v的都有,太低充不满,太高可能会过冲,相对比较危险。。。如果可以,塞在用电器里充电是最好的,特别是一4.3v截止充电电压的电池(moto跟水果跟三星,未能一一列出)
我自己用的是C**look18650移动电源盒子(见上图),这玩意做工是不错,大电流充放电时pcb也不热,但最大的问题是电池塞在里面两个星期就没电了,估计待机电流太大,汗,现在退化成一个单纯的充电器了,上面的白色飞线都是各种充电用的接头,电池满电时,红框里的bb响显示是4.20v,非常标准。


DIY移动电源
淘宝上最彻底的DIY移动电源是电芯,控制充放电的电路板(升压/降压板),外壳买回来自己独立组装,首先你需要一个烙铁,还有初中的物理书,以及一个电压表(十来块的电子式万用表也能凑合用用啦)

电芯的选择,我比较推荐前面提到的3766125,没山寨厂的货,超便宜(大概17-18块一片),4000mah。与18650对比,体积与18650占用差不多,重量大约是60~70%,电容量是常见的18650的一倍附近。不过这玩意可能是昙花一现,搞不好卖完就没了然后就到卖工包的ipad4 ipad5的电池了汗



控制充放电的电路板(升压/降压板):似乎能选择的不多,来来去去都是那两三种板子,暂时看来只要不接错正负极都没什么需要特别注意的。一般店家会特别标明输出电流与能否给ipad之类的特殊设备充电等的字样。

外壳:不少淘宝店都有卖,能塞进电池跟控制充放电的电路板的即可,很多铺子都是成套搭配卖的

如果真的要自己搞,务必要注意的几点:
1.锂电破包鼓包了千万不能再用
2不要接错正负极
3 锂电串并联时做好绝缘处理,多包几层热缩管或者绝缘带(几块电池叠一起放在包包里有猛烈的机械撞击的话可能会导致绝缘层被破坏导致短路)

/放电压,鼓包/放气/拆解/自燃篇(本篇链接内的视频与图片全程高能,请在家长指导下收看)


/放电压
目前我们日常接触的可充电的锂电大都标称工作电压3.7v~4.2v,有部分手机,我印象里有moto跟水果跟三星的,充电电压可以达到4.3v甚至4.35v(就印在电池上,欢迎大家打开手机看看,如果能打开的话

至于放电电压,实际上锂电如果在没有保护板的情况下一直放电是能到0V的(包装破损时也会出现这个情况)当然这时候这个锂电就已经“死了”,充电也基本上无法再次激活。一般不带保护板的锂电不建议放电电压低于2.8v,太低可能会对锂电产生实不可逆转的损坏。
鼓包放气 拆解 自燃

锂聚电池鼓包后穿孔放气失败导致电压归零的无码高清拆解大图

这是暴力切割18650巨巨,火花四溅

关于过冲导致充电时自燃,请看这个:


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fishmanzero + 1 楼主纯福利

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 楼主| 发表于 2013-10-30 14:16 | 显示全部楼层
暂时就先写这么多,有空再码字
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发表于 2013-10-30 14:31 | 显示全部楼层
怒MARK  慢慢看~
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发表于 2013-10-30 14:34 | 显示全部楼层
我擦 良心科普贴
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发表于 2013-10-30 14:38 | 显示全部楼层
532你也先换个头像啊……
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发表于 2013-10-30 14:43 | 显示全部楼层
lz图片别用附件啊
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发表于 2013-10-30 14:46 来自手机 | 显示全部楼层
532你也先换个头像啊……

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发表于 2013-10-30 15:14 来自手机 | 显示全部楼层
字太多,先mark一记…

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 楼主| 发表于 2013-10-30 15:16 | 显示全部楼层
是个球这看着还行啊。。。

有什么问题可以回帖问问
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发表于 2013-10-30 15:55 | 显示全部楼层
则啧啧啧,532好久不见一来就高能
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发表于 2013-10-30 16:24 | 显示全部楼层
26650(动力电池,一些电动工具使用),
18650(动力电池/笔记本电池组的电芯,六芯四芯就是含有6节/4节18650的意思,有部分手提会根据尺寸造型需要用18650跟其他一些同容量但是做成长方体造型的电芯混合搭配,x60t的电池就属于这种混搭的)
14500,10440(五号/七号电池)。


严重错误 这型号只是外形的描述方式,同样的18650电芯可能完全内部组成和原理不一样
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发表于 2013-10-30 16:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 heijz023 于 2013-10-30 16:53 编辑

26650(动力电池,一些电动工具使用),
18650(动力电池/笔记本电池组的电芯,六芯四芯就是含有6节/4节18650的意思,有部分手提会根据尺寸造型需要用18650跟其他一些同容量但是做成长方体造型的电芯混合搭配,x60t的电池就属于这种混搭的)
14500,10440(五号/七号电池)。



18650指的就是直径18mm,高度65mm,圆柱体
如果如楼主所说做成长方体造型的话就不能叫18650了
而且正如LS所言,18650只是形状表述,内部电路和材料可能千差万别,比如钴酸锂、锰酸锂等等
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发表于 2013-10-30 17:02 | 显示全部楼层
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发表于 2013-10-30 17:06 来自手机 | 显示全部楼层
532一出手就是几百万的功力!!!技术贴

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发表于 2013-10-30 17:08 | 显示全部楼层
看看MARK 怕爆炸
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发表于 2013-10-30 17:13 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2013-10-30 17:27 | 显示全部楼层
本帖最后由 532 于 2013-10-30 17:29 编辑
庄颜 发表于 2013-10-30 16:24
26650(动力电池,一些电动工具使用),
18650(动力电池/笔记本电池组的电芯,六芯四芯就是含有6节/4节186 ...

很显然我这里没有提到内部材质,只是说一下这些玩意的尺寸以及他们用上的场合而已,这个也只是在尺寸那个小标题里写的啦

讨论内部材质优劣啥的我估计会跟电池论坛那样直接战起来,想了想还是不写了,反正里面是啥玩意对群众怎么利用也没什么大影响
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发表于 2013-10-30 17:57 | 显示全部楼层
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发表于 2013-10-30 18:44 | 显示全部楼层
文字看了一知半解,看视频号可怕
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发表于 2013-10-30 18:48 来自手机 | 显示全部楼层
引用第17楼sblnrrk于2013-10-30 17:57发表的  :
既然不说技术,那只要分两种:锂聚和非锂聚,也就是不怎么炸和容易炸用户不需要了解什么,只要盯着锂聚买

iphone和gs4用的也是锂聚合物,还不是一样炸了

----发送自 ZTE ZTE V970,Android 4.2.2来自: Android客户端
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发表于 2013-10-30 20:07 | 显示全部楼层
sblnrrk 发表于 2013-10-30 17:57
既然不说技术,那只要分两种:锂聚和非锂聚,也就是不怎么炸和容易炸

用户不需要了解什么,只要盯着锂聚买 ...

那么在不戳它一刀的情况下我们普通用户怎么知道自己买到的是锂离子还是锂聚?不是所有的软包都是锂聚
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发表于 2013-10-30 20:20 | 显示全部楼层
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发表于 2013-10-30 20:27 | 显示全部楼层
532回来啦~~
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发表于 2013-10-30 20:29 | 显示全部楼层
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发表于 2013-10-30 20:30 | 显示全部楼层
那鼓起的手机电池 正常充电的危险性呢
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发表于 2013-10-30 21:05 | 显示全部楼层
sblnrrk 发表于 2013-10-30 20:20
Σ(|||°д°) 发表于 2013-10-30 20:07
那么在不戳它一刀的情况下我们普通用户怎么知道自己买到的是锂离子 ...

电芯面向的不是最终用户,根本用不着写这么清楚,可以实际买几块看看有几个好心给标出来的,我只在少数ATL上面见过
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发表于 2013-10-30 21:06 | 显示全部楼层
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发表于 2013-10-30 21:10 | 显示全部楼层
苹果啥时候自己出电芯了
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发表于 2013-10-30 21:23 | 显示全部楼层
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发表于 2013-10-30 21:32 | 显示全部楼层
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发表于 2013-10-31 07:37 来自手机 | 显示全部楼层
良心科普帖馬克

----发送自 Sony C6903,Android 4.2.2来自: Android客户端
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发表于 2013-10-31 08:44 | 显示全部楼层
  喝了静心口服液以后果然恢复正常了
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发表于 2013-10-31 09:24 来自手机 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2013-10-31 09:30 | 显示全部楼层
31F的液内巨巨能科普一下除了过冲跟暴力切开之类的专业作死以外,锂电鼓包爆炸啥的内因有那些?本身产品缺陷还是纯粹的不可控的概率事件?毕竟现在随便一个大城市的人身边都十块八块电池了,概率再小也有中奖的时候:funk:
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发表于 2013-10-31 09:38 | 显示全部楼层
楼上这个也是我当心的,我在街上看见尿袋就会有尿急的感觉。

昨天看见个砖头大小的,报警的心都有了
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发表于 2013-10-31 09:43 | 显示全部楼层
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 楼主| 发表于 2013-10-31 09:55 | 显示全部楼层
保安 发表于 2013-10-31 09:38
楼上这个也是我当心的,我在街上看见尿袋就会有尿急的感觉。

昨天看见个砖头大小的,报警的心都有了 ...



这是没能显示出来的附件02,我觉得扛着他们去天X门进地铁啥的会给请喝咖啡啥的

其实日常维护得当这些玩意都四五十个循环了还活蹦乱跳的啦,个别还给我用在电动起子之类的大电流设备上,不过有些淘宝的山寨尿袋比我自己拼一个还便宜几块,我也稍微有点尿
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发表于 2013-10-31 11:49 | 显示全部楼层
楼主原创?:o
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 楼主| 发表于 2013-10-31 11:52 | 显示全部楼层

除了外部链接外基本都算是啦,楼里插的图片是自己在用的玩意,链接里的各种屌炸天的大神我也只有膜拜的份儿
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