2020年11月6日 星期五

Rechargeable Battery 充電池

常見充電電池種類有鉛酸電池、鎳鎘電池 (NiCd)、鎳氫電池 (NiMH)、和鋰離子電池 (Lithium-ion battery)。鋰聚合物電池 (lithium polymer,Li-Po) 也是一種鋰離子電池,電解質使用膠狀或固態的聚合物。鋰電池 (Lithium battery) 內含純態的鋰金屬,為一次性使用、不可充電,如 CR123A (3V) 或鈕扣電池 CR2025、CR2032、BR2032。

鎳氫電池 (NiMH) 1900mAh x 1.2V = 2.2Wh

鋰離子電池 (Lithium-ion battery) 主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作,使用鋰化合物作為一個電極材料,主要常見的有:

電池正極工作電壓能量密度說明
ICR
鈷酸鋰 LiCoO23.7 V mAh/g漏液時會發生劇烈的化學反應而導致著火甚至爆炸。
IMR錳酸鋰 LiMn2O43.6 V mAh/g使用安全的化學原料,不需要保護電路,能承受更大的壓力和衝擊,雖然也會漏液,但是要比 ICR 電池的反應好太多。

鎳酸鋰 LiNiO4? V mAh/g
NCR
三元鋰
3.6 V mAh/g
IFR
磷酸鋰鐵 LiFePO4, LFP
3.2 V mAh/g

常見的圓柱型鋰離子電池規格 (五位數字:兩位直徑、兩位長度、一位 0 表示形狀圓柱型):

  • 26650
    • 5000mAh x 3.7V = 18.5 Wh
  • 21700
  • 18650:可透過套筒裝三顆 4 號電池取代。
    • 3350mAh x 3.7V = 12.3 Wh
    • 2200mAh x 3.7V = 8.1 Wh
    • 1800mAh x 3.7V = 6.6 Wh
  • 17670
  • 18500
  • 18350
  • 17500
  • 16340:相當於 CR123A 電池大小,兩節加起來和一節 18650 電池差不多。
  • 14500:接近 AA 電池 (台規 3 號)。
    • 600mAh x 3.7V = 2.2 Wh
  • 10440:接近 AAA 電池 (台規 4 號)。
    • 320mAh x 3.7V = 1.1 Wh

另外電池正極形狀也分為平頭與凸頭,平頭電池即標準尺寸,沒有保護板。凸頭體積稍微大一點,有保護板或沒有保護板。保護板防止電池過充、過放、過電流發生。RC (radio control, 遙控用) 鋰離子電池放電電流可達 20C,沒有保護板。

一般鋰離子電池正常電壓 3.6V ~ 4.2V。3.6V 電量 0%,4.2V 電量100%,約 80% 以下恆電流充電。約 80% 以上用 4.2V 左右恆電壓充電,直到電流 < 0.1C 時 (C 通常為電池標的 XX mAh 的 XX) 停止。高於 4.2V 是過度充電,繼續充電會爆炸。< 3V 過度放電,需要用低電流充電,等到 3V 時才能繼續使用。< 2.x V (依溫度而定) 就廢了。

磷酸鐵鋰電池電壓為 3.2V,充電截止電壓為3.6v。

原本 Gogoro 電池芯為 18650 規格,額定電量為 30.3Ah/1,309Wh。相除為電壓 43.2V,再除 3.6V = 12 顆電池蕊串聯。每顆 NCR18650BE 電池 3030mAh,需要 10 組並聯。
新 Gogoro電池改採 21700 鋰三元電池芯,額定電量 37.02Ah/1,612.6Wh。

容量

最大可持續放電電流

瞬間電流

循環壽命:鋰離子一般可達到 500 次以上,甚至1000次以上。磷酸鐵鋰可達 2000 次以上。

依放電能力分成兩類,以容量為主的能量型電池 (如松下 18650be) 和以放電輸出為主的動力型電池 (如 Sony 的 VTC 系列)。

放電指標 C 用來表示電池充放電時電流和容量的比率,如 2500mAh 電池,1C 表示2.5A。

充電電池沒匹配不適合並聯充放電,也不適合串聯充電。[參考]

參考

  1. 行動電源

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