锂電池容量計算的方法

TIME: 2019-08-13 锂電池百科

聚合物锂電池的容量与型号尺寸有关，取决于电池的厚度、宽度与长度。另外还与电池的材料及大小有关。聚合物锂電池容量的实际计算公式很复杂，与体积不是线性的关系。需要考虑到诸多的因素，如材料不同，对实际容量影响很大，尺寸越大，容量/体积比值也越大。

快速估算聚合物電池的容量，常采用的估算公式（僅用估算）：

容量=厚度*寬度*長度*K（K單位爲mah/mm3）

K值的範圍爲（0.07~0.11），K值取決于容量的大小，容量越大，K值越大，容量越小，K值越小（可以理解爲尺寸越大，K值越大）。

實際計算，可以將K值默認爲0.1。比如103450LP（厚10mm，寬34mm，長50mm），計算容量=10*34*50*0.1=1700，實際容量在1800mah以上；比如603048LP（厚6mm，寬30mm，長48mm），計算容量=6*30*48*0.1=864，實際容量可以做到900mah。

锂離子電池開路電壓與電池容量的對應關系分析

先給出一個表格：如下，百分比是電池的剩余容量，右側是對應的電池的開路電壓（OCV）.

100%—-4.20V

90%—–4.06V

80%—–3.98V

70%—–3.92V

60%—3.87V

50%—3.82V

40%—–3.79V

30%—3.77V

20%–3.74V

10%—–3.68V

5%——3.45V

0%—3.00V

1、OCVpen circuit voltage的缩写，开路电压.
2、锂離子電池：本篇討論的是目前手機上普遍采用的以4.2V恒壓限制充電的單節锂離子電池.
3、mAh：電池容量的計量單位，實際就是電池中可以釋放爲外部使用的電子的總數
折合物理上的標准的單位就是大家熟悉的庫侖.庫侖的國際標准單位爲電流乘于時間的安培秒.
1mAh=0.001安培*3600秒=3.6安培秒=3.6庫侖mAh不是標准單位，但是這個單位可以很方便的用于計量和計算.
比如一顆900mAh的電池可以提供300mA恒流的持續3小時的供電能力.

4、fuel gauging电量计量，原意是油量计量，后在电化学上被引用为电量计量的意思.
最科學的並且是最原始的電池的電量計量方法是對流經的電子流量的統計.
即库仑计（coulomb count）.
要想獲得锂離子電池的電量使用的正確情況，只有用庫侖計.就象大家家裏面的水量計量用的水表的作用原理.要計算流經的電荷的多少才能獲得锂離子電池的電量使用情況.
二.電壓與容量的關系
但是锂離子電池有一個對電量計量很有用的特性，就是在放電的時候，電池電壓隨電量的流逝會逐漸降低，並且有相當大的斜率.這就提供給我們另外一種近似的電量計量途徑.取電池電壓的方法.就好像測量水箱裏面的水面高度可以大概估計剩余的水量這個道理一樣.但是實際上電池的電壓比水箱裏面的平靜的水面高度測量要複雜的多.
用電壓來估計電池的剩余容量有以下幾個不穩定性：
1.同一個電池，在同等剩余容量的情況下，電壓值因放電電流的大小而變化.
放電電流越大，電壓越低.在沒有電流的情況下，電壓最高.
2.環境溫度對電池電壓的影響，溫度越低，同等容量電池電壓越低.
3.循環對電池放電平台的影響，隨著循環的進行，锂離子電池的放電平台趨于惡化.放電平台降低.所以相同電壓所代表的容量也相應變化了.
4.不同廠家，不同容量的锂離子電池，其放電的平台略有差異.
5.不同類型的電極材料的锂離子電池，放電平台有較大差異.鑽锂和錳锂的放電平台就完全不同.
以上這些都會造成電壓的波動和電壓的差異，使電池的容量顯示變的不穩定
一台手機上用電壓計量電池容量時，因爲手機不可能一直處于小電流的待機狀態.暫時的大電流的損耗，比如開背光，放鈴聲，特別是通過，都會造成電池電壓很快降低.此時手機顯示的容量要降低得比實際容量降低更多.而當大電流撤掉以後，電池的電壓會回升.這就會造成手機容量顯示反而上升這種不合理的現象.

電池容量換算法
（一）按事故狀態下持續放電負荷計算蓄電池容量蓄電池容量取決于事故放電容量、事故放電持續時間和限定的放電終止電壓，而事故放電持續時間和限定的放電終止電壓決定了蓄電池的容量系數。所以蓄電池的計算容量:

式中Cs–事故放電容量（Ah）；Kcc——蓄電池容量系數；Krel—-可靠系數，一般取Krel=1.40。在式中，當事故負荷在放電期間恒定不變時，事故放電容量C.由事故放電電流I。（A）和事故放電時間ts（h）的乘積決定，即Cs=Ists
當事故負荷在放電期間變化時，一般多爲階梯形負荷曲線，當不是階梯形時，也可近似地用階梯形代替。對于階梯形負荷，可采用分段計算法計算。
所示的階梯負荷圖，有n個時段m?、m?..m..…mn，劃分爲n個計算分段1、t2…tn。

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