如何测量锂离子电池的容量


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我购买了用于相机的锂离子电池(比品牌替换电池便宜很多,但与具有类似电荷的AAA锂离子电池相比,价格并不便宜)。但是我怀疑它是否具有包装上要求的容量(以mAH为单位)。我有一种简单的方法可以粗略地验证包装上的要求吗?与使用相机和比较电池进行某些基准测试相比,该方法更精确,更省时吗?即是否有某种设备/方法可以给定一个充满电的锂离子电池来确定:

  • 实际充满电了吗
  • 以mAH表示的当前电量是多少

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如果正确存储锂离子电池,则在出售时应显示60%的电量。自己存放锂离子电池时,应放电至60%并保存在冰箱中。这是用于长期存储(阅读:月),而不是两次使用之间相隔几天。
2011年

Answers:


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评估充满电是容易的部分。

  • 方法(a)充满电的锂离子单节电池的开路电压约为4.2伏*。(4.1至4.2可以。4.0尚不足够。4.3-有点高。)某些相机使用两个电池-期望电压加倍。笔记本电脑和其他较大的设备使用3个或更多的单元。电压应为上述电压的倍数。[*有些型号允许更高的电压。除非您确定其中包括您的那一个,否则请假定它不包括您的一个。弄错了可能会“令人沮丧”。
    (即N x(4.1至4.2V))

  • 方法(b)使用具有“充电灯”的优质充电器(例如,相机制造商提供的充电器或已知质量的充电器)。

    将“已充电的电池放在充电器上”。根据上次充电的时间长短,充电指示灯应闪烁或保持点亮一两分钟然后熄灭。

    从充电器中取出电池。等待10秒钟。将电池放回充电器。充电指示灯应非常短暂地闪烁然后熄灭。

评估能力比较困难,但并不难。

(a)对于标称相等的电池,您可以从重量中得到一些指示。锂离子电池重量的很大一部分是电气或机械部件(隔离物,导体,电解质和(当然)锂金属)。两个具有相同额定容量的电池应具有相似的重量。 10%的差异可能是由于偶然性和结构造成的,但除此之外,我还是很怀疑的。

有趣的是,对于AA NimH细胞,这是一个极好的指标。声称2500 mAh +容量的现代高容量AA应当在20克的高范围内-例如26克,加上一些刚刚超过30克。少于20克的东西完全是糊涂,而任何25克或以下的东西都是可疑的。

(b)为了获得各种精度,您需要将电池放电至“终点”并测量容量。没有其他合理可用的方法可供您使用。还有其他方法,例如在给定负载下测量给定时间内的电压变化,并尝试评估放电曲线上的位置。这很难解决,需要经验和运气。测量放电时间更容易。

最好的是恒定电流负载,可以使用LM317和一个电阻很容易地制成恒定电流负载,但是我现在假设您不想这样做。询问是否有兴趣。

应使用至少需要一个小时放电的放电电阻。您可以使用电动机,灯泡,照相机或...,但是电阻器具有一些优势。

R最小值〜=(Cells_in_battery x 4000)/ mAh

例如,如果您有一块1500 mAh容量的1电池(Voc =〜4.2V),

  • R =电池x 4000 / mAh = 1 x 4000/1500 = 2.666 ohm〜= 3 ohm或3.3 ohm(std值)

使用比计算出的值大的第二个电阻。
可以大几倍,但是会成比例地变长。

电阻功率额定值:电阻功率= V ^ 2 / R =(4 x单元数)/ R

例如,对于上述单节电池和3欧姆电阻,最小额定功率为

  • 4 x 1/3 = 1.333瓦

使用2瓦或更大的电阻。

方法:

我不知道您的经验水平,因此将简要介绍一下。这可能很容易遵循或很难。如果很难,请提出更多问题。

  • 将临时电线连接到电池端子。末端弯曲的两个回形针是扁平的,可以拿到并用重物或胶带固定。插入连接器ID的电线无法公开访问。除非您秘密握手,否则某些电池无法供电。但大多数会。

带有可触及端子的电池。

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下图: 难以接近终端。两个制衣针或两根电线可以在这里工作,但不要一起短!如果您不舒服,那就不要这样做。

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  • 始终监控电池电压。万用表连接到电池导线并设置在适当的范围内。

http://t2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcR4lcHSRViGF_kk58tbzmBWf9G11VxLY3J45qj0lW-_spRMZIiDNg

  • 将电阻器连接到电池引线。启动一个计时器。监控电压。每个电池停止在3.2V电压下。每个电池不要放电低于3伏。以3.2V停止是一个“好主意”。深度放电可能会严重损坏锂离子电池。设置一个计时器。不要离开跑步,走开。

下图:典型的锂离子1电池“电池”放电曲线。

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最好的方法是使用原装电池和克隆电池并比较时间。

  • 方法(c)最简单:-)。

使用相机。设置为视频或定时照片。注意开始和结束帧时间。比较。

主要优点是

  • “忘记了

  • 不玩电池连接

  • 自我计时。


更新-2013年1月1日-新年快乐。

有人刚问我有关我提到的用于恒流放电的LM317电路。这是一个例子。我从关于LED驱动的非常有用且相关的网页中复制了此内容-在这里,他们又从LM317数据表中复制了它。

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离线查询说

  • 您提到了使用LM317确定电池容量的方法。我需要检查容量约为1700mAh的锂离子电池。
    您如何建议我在3-4个小时的合理时间内测量这种电池容量。

1700 mAh电池将在3小时内以1700/3 =〜570 mA放电,并在4小时内以1700/4〜= 425 mA放电。因此,使用约500 mA的电流并查看需要多长时间即可确定电池容量。
上面电路中3个负载的电流为
Iout = Vref / R1,因此

R1 = Vref / Iout
对于LM317 Vref = 1.25V,对于500 mA
R1 = V / I = 1.25V / 0.5A = 2.5 Ohm。
R1中的功率= I ^ 2 R = 0.5 ^ 2 x 2.5或大约0.7瓦特。
一个1瓦的电阻可能会幸免-2瓦或5瓦更好。
LM317将耗散V_LM317 x I =(Vbattery-Vref)x I =(4.2-1.25)x 0.5 =〜1.5 W. 因此,LM317上的散热器或铝片或其他导热材料将是“一个好主意”。我使用4.2 V作为电池电压。随着电池放电,它将下降。

请注意,在许多情况下,这种情况下1700 mAh锂离子电池可以以最高1C的速率安全放电-= 1700 mA。C / 2 = 850 mA更安全。实际最大允许速率应由制造商设置。如果没有可用数据,请使用Imax = C / 2。通常,这是安全的,但“ caveat emptor” /“ YMMV” ...。如果使用更高的速率,则电阻器和LM317中的功耗会更高,并且需要进行更改。某些LM317最高可处理1A。有些会处理1.5A。(一些较小的pkgs <1A)。参见数据表。LM350是LM317的老大哥版本,可在几安培下工作。

电池端点电压应为您将在系统中使用的端点电压。根据我上面的评论,此电压不得低于3.0V,以防止损坏电池,而更高的电压则更安全。如果需要手动停止排放,则需要密切注意这一点,或者需要设置自动切断系统。如何操作以及放电时间如何决定取决于您。


很棒的详细答案。我会去的。关于1b,我尝试过,但是结果很奇怪。我使用的外部充电器和照相机使用的内部充电器在充电结束时都声称已充满电,并且彼此同意。当插入相机并打开电源(非充电模式)时,相机声称电池仅充电了约1/3。我将尝试验证电压...
2011年

相机和电池什么牌子和型号?一些电池具有与相机通话并报告容量的内部电子设备。容量声明可能是准确的,或者电池可能已充满电,但克隆电池可能没有足够准确地模拟原始协议。//相机电池经常合理地连续负载是使其进入USB模式。我有几个相机,如果在此模式下没有任何活动,它们不会关闭,而只是耗尽电池电量。这样做的好处是不会给电池过度充电。您仍然需要手动计时。
罗素·麦克马洪

相机是Sony HX9V,电池是e-bay上的一些不知名品牌。虽然不是最便宜的,但售价20美元(对于1400mAh的电池来说听起来是合理的),采用语法正确的精心制作的包装,具有双重IC电路保护,知道秘密的索尼信号交换并声称是日本制造的电池。USB笔尖很棒。普通相机模式在电池消耗方面是无法预测的,因为这些高档相机在处理过程中会花费大量精力查找脸部,调整曝光,确保每个人都笑着,做GPS等……这很难控制。
user12889

廉价电池的故障模式更可能是循环寿命短而不是低容量。这是设计的折衷方案,骗子可能会选择在几个周期内使电池测试良好,并在一个月而不是一年后失败。到那时,他们已经在eBay上更改了卖家ID。
Matt B.

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我在NimH而非LiIon方面拥有广泛的专业经验。作为一名敏锐的摄影师,我在锂离子电池方面拥有丰富的经验,他拥有众多的Sony / Minolta系统电池。 以我的经验:克隆的容量比真正的低。一些克隆在很久以前就无法达到极低的容量。容量高的克隆的日历寿命往往比原装电池差。总体而言,克隆电池在各种方面都逊色,原始电池始终是性能最好的电池。但是,物有所值的克隆产品平均而言足够物有所值。
罗素·麦克马洪

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是的,您需要一个虚拟负载和一种测量电压的方法(例如,万用表)

它可以像电阻器一样简单,但是电流会随着电压下降而下降,因此mAh的计算要困难一些。恒定电流的虚拟负载可能更可取。可以作为IC来购买,也可以用运算放大器或几个晶体管轻松制造(您可以使用一个,但不那么精确,用共源共栅更好)

无论哪种方式,假设您的电池都以4V充满电开始(通常约为4.1至4.2V),然后在其两端放置一个40欧姆的电阻。这将导致100mA的电流通过。如果定期测量电压,则可以计算流动的电流。电池电量耗尽时,您可以对收集的读数进行积分,以获取以mAh为单位的电池容量。因此,如果您每小时阅读一次,并且在电池被认为是没电之前会获得10个100mA的读数(通常为3V,最好是制造商测试过的电压,但容量结束时电压会急剧下降),那么您的电池容量为1000mAh电池(实际上,除非使用恒定电流负载,否则电流会下降)

请注意,电池在较高电流下通常容量较小,因此,如果消耗1A电流,则总mAh会较低。我会选择一个足够低的值,以使电池能够正常工作(无论有没有测试过的制造商,如果有可用的数据表,均可能非常低)

您应该结束了与一些像这样的,当你绘制你的结果(注意,x轴是安培小时:

Li-Ion capacity graph at various discharge rates

C是1小时内需要放电的放电速率,因此对于1000mAh电池,0.1C为100mA,1C为1A,18 C为18A。您可以看到容量在更高的放电率下如何下降。注意 -(如罗素(Russell)所述)请勿尝试以大电流(例如> 1C以上)放电,除非您完全确定电池可以处理该电流(例如某些相机电池和RC电池可以大量放电)上图是仅作为放电曲线的示例。

还要确保电阻器(如果使用的话)是准确的(如果可以的话,为1%或更少),并且额定为您需要处理的任何功率。对于上面在0.1A和4V时的示例,您有0.4W,因此至少需要一个0.5W 40欧姆电阻。


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标准锂离子电池的放电速度不能超过1C的速度,例如,对于1500 mAh电池,放电速度不能超过1500 mA。一些标准的电池将让2C放电和一些特殊的电池更BUT试图排放标准电池在10℃的发言权可能是它曾经做最后的排放。“发泄火焰”是标准的委婉语。
罗素·麦克马洪

是的,我要补充一点。图片仅是曲线外观的一个示例,而不是建议在18C时放电:-)
Oli Glaser

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有关信息:我一直在测量100mA恒定电流和3.5最小关断电压的锂离子电池。发现印有4000 mAhr的普通廉价14500电池具有约150至325 MaH的容量。更大的16850也带有4000 mAh的印记,其容量约为1000至1600 mAh。最近,我拆解了旧的笔记本电池,发现它们没有标记为16850,但容量均为1760 mAh。运行更高的放电速率会极大地降低容量,如本文所述。最好根据您的电路设计来量化电池容量要求,以确定实际使用时间。困难在于找到可以购买该州“诚实”评级的电池。


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我不知道是否有人会读这个答复,因为距上次答复已有数年之久,但这是我的方法,哈文德有一个同样的问题:我的锂离子电池的容量是多少。

我真的对真正感兴趣的是:在充满电的状态和电池关闭之间传递了多少电荷。就我而言,关机意味着设备开始发出哔哔声,这意味着它想重新充电。

要给电池充电,我使用一条简单的usb电缆,但要使用一个可测量电压,电流,时间和总毫安时的设备。这些小工具可以在互联网上找到,而且价格便宜。

因此,要确定手头的锂离子电池的容量,只需将其耗尽并重新充电即可。充电加密狗中显示的mAh量是有效容量。

我知道锂离子电池不会变热或变热,充电过程中充满的mAh也可以在操作中放电。因此,您发现充满电的号码应该可以为您提供答案。


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并非如此,如果测量功率,则将某些能量浪费为热量,并且在从电池中拉回能量时将无法恢复。通常根据电池特性曲线确定电量的方法。
电压峰值

“充电效率约为99%,并且电池在充电过程中保持凉爽”。我在“ batteryuniversity.com/learn/article/… ”页面上阅读了此内容。任何浪费的热量都浪费在电池外部,即充电器和电池之间的电压差乘以充电电流。
HarryD

我最近购买了其中一个USB测试仪,您必须了解实际情况,才能正确解释结果。充电是通过5V(就像您说的那样使用USB)完成的,但是电池的内部电压在3.7V至4.2V之间。因此,您需要校正电压转换:相同数量的充电能量(以Wh表示)产生的USB测试器小工具显示的mAh值较小,相当于电池接收到的mAh值大约高出25%。放电也是如此:升压电路增加了移动电源的电压输出。
Szak1年

好点:知道引擎盖下发生了什么。在较小的设备中,从5到3.x伏的“电压转换”由串联的二极管和电阻器执行,而电平检测器通过LED指示“已经足够”。在这种情况下,USB输出上记录的mAh为实际电量。我完全赞赏这不是给锂离子电池充电的最佳方法,但这是我写原始回复时遇到的情况。感谢您的评论。
HarryD
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