锂电池电压特性.doc

锂电池电压特性.doc 三年后, 随着电池技术和测试技术的发展, 原文中的许多数据已经不能适应现在的要求. 特此进行更新. 当然会附上一些图表进行必要的说明. 1. 新电池的电压对容量的关系 测试对象:国产和日产电芯各一种(都是主流电芯生产商), 为避免不必要的纠纷, 所有中均不明写电芯厂家. 下同. 测试: 1K电阻恒阻放电(此时对应的放电电流非常符合目前手机3~5mA的待机电流) 数据处理方法: 积分(详细步骤不做陈述),得到电压和容量百分比关系图. 为便于查看, 提供表格一份: 容量百分比% 电池电压 V 100 4.20 90 4.08 80 4.00 70 3.93 60 3.87 50 3.82 40 3.79 30 3.77 20 3.73 15 3.70 10 3.68 5 3.50 0 2.50 以上数据基本能代表目前主流锂离子电芯的待机电压对容量的关系. 注意对象是新电池, 不是使用了1年多的电池. 一般情况下50次左右的循环电池容量和 放电平台不会有太大的改变,均可以利用上述数据. 至此冷饭炒完.以下是附送资料. 2. 使用后的电池的情况. 许多人都会偶尔关心一下电池会不会老化, 老化后性能如何. 这里贴上一个图, 就一目了然了. 测试对象:一块使用1年半的国产电芯, 和没有使用过的国产电芯和日产电芯各一块.其中国产电芯标称950mAh.日产电芯标称1000mAh. 测试方法:500mA恒流放电(此电流比较接近极限通话平均电流) 红色曲线就是那块使用过的电池的表现. 对于这块使用过的电芯,可以得到如下几个结论 --电池的真实容量(对应放电到2.75V的容量)仍然满足要求, 达930多mAh.国标要求能达到标称的70%就还算合格. 与其同初始容量(蓝色曲线)相比, 真实容量降低了将近100mAh(10%左右) --电池的放电平台明显降低.随之带来电量显示的不准. --电池的实际可用容量大大的降低. 以3.3V截止电压进行评估(此电压一般是手机通话状态的强行关机电压),新电芯有超过950mAh的可用容量, 而旧电池仅700多mAh.剩下的200多mAh(20%多)的容量就无法利用起来了. 3.手机电池电量格数的定义 一般手机设计待机电量时, 比如有4格5档(4-3-2-1-0)的电量指示. 设计者不会把我上面提到的新电池的电压对容量关系进行均分,取75%-50%-25%-0%这样进行电压划分. 因为要考虑到电池使用一段时间(比如1年)后, 其放电平台会降低,上述的比例肯定会失调. 所以厂家会考虑一点点这方面的余量.以新电池的60%-40%-20%-5%这样的比例进行设计.即 4.20V~3.90V满格 3.90V~3.80V三格 3.80V~3.72V两格 3.72V~3.65V一格 3.65以下，低电压告警。 虽然在使用新电池时, 第一格会待机比较长的时间, 最后一格待机比较短. 但是当这个电池使用个一年半载后, 其容量分布就比较接近均分的情况. 以上数据仅供参考, 并不代表哪家的手机设计. 4. 手机关机电压的设置 进一步介绍关机电压. 一般手机会设置两种关机电压. A. 通话状态(包括搜索网络/拨号等待等等), 属于手机射频发射阶段 B. 待机状态. 原因是 通话状态时会产生非常大的脉冲电流, 如果信号不好的地方, 此脉冲电流最大可达1.5A(持续0.55ms).这将极大的拉低电池的电压.以一个100mΩ内阻的电池,加上七七八八导线走线触点等等实际可以有接近200mΩ的内阻, 这样将产生0.3V左右的压降. 而一般的射频芯片可以工作在3.3V以上, 一旦电压降到3.3V一下就不能正常工作, 迫使自动关机. 而待机时, 耗电仅几mA, nokia的普遍在3mA左右.几乎不会产生太大的压降. 基于上述不同状态下电压的差异. 如果只定义电压低于3.50V(举例)就关机, 显然不能符合实际使用要求. 所以在对手机编程时会设置两档, 比如待机时只要检测电压低于3.50V就强行关机, 而在通话状态检测到电压低于3.3V就强行关机. 一旦关机, 电池的负载消失, 则电池电压会回升, 所以无论待机时自动关机或通话时(包括搜索网络)自动关机, 取下电池测量电池电压, 得到的电池开路电压相差不大(但是有差别).