尽信书则不如无书——动手试验锂聚合物充电截止电压的影响

gale · 发表于 2011-5-31 18:40

在如下链接的帖子中，我认为文章说的锂铁电池的截止电压的一些数据，是不适用于锂聚合物电池的。虽然我一直是“4.200000主义”的坚决反对者，但对于说截止电压低一些无所谓这一观点，也是坚决反对的。
http://bbs.5imx.com/bbs/viewthread.php?tid=495467&page=1#pid6291664

锂铁电池由于自身的特性，放电平台在3.2V，在3.2V之上几乎都是“虚电”，在3楼Himalaya模友（喜马拉雅？）提出了不要纠结与4.16和4.20的观点，我对此表示反对，4.19和4.20可以不关心，4.16了还不关心么。。。那电池真是冤枉了。因此，我根据回忆提出了4.16的容量与满电相差“10%以上”的观点，大家不太认同。

为了严谨，晚上回家立刻做了试验，试验方法按照HImalaya在12楼提出的方法。

先说结论：第一轮测试下来，估算4.16和4.20的容量差别应在5~6%左右，没有达到我说的“10%以上”，但也不像11楼14楼模友说的几乎没有影响（如果你认为5%没影响的话，那当我没说了。。。我想店家如果把2000mAh电池标为2100mAh，您也不会有意见的）。

测试装备

电池初始电压，刚充饱，快速充的，有点虚高

开始放电

Himalaya · 发表于 2011-12-16 13:39

原帖由 johny05 于 2011-12-15 19:01 发表
P.S.: 喜马拉雅，其实我用监测温度只是一个预防不测的手段，以防电池在4V时就已经充满了（是说充满了也只有4V的话）。正常情况下电池是很‘凉’的，突然的温变意味着内部的反应巨变。

嗯。加一重保险，总不是坏事。:em26:

温度检测在 NiCd NiMH 时代很重要，尤其是外场大电流充电的工况下。Nickel基电池在接近充满时会明确的升温，温升可以高达数十℃。与之形成鲜明对照的，IR够低的现代RC用LiPo，在充电过程中基本不发热，甚至温度有所降低，表现出吸热反应的行为。如果以温升为充电截止条件，那么温度明显升高时LiPo已经严重过充了。何况温度检测比电压监测的响应慢得多...... 所以....你是对的！测温，可作为（也仅能作为）额外附加的一个“预防不测的手段”，非必要，也绝不可作为充满的判据。:em00:

PS：竞赛级充电器，在NiMH时代都随机附送温度探头。现在LiPo成绝对主流，温度探头几乎都从标配中取消了，最多在机壳侧面留个接口。

57649837 · 发表于 2011-12-16 00:39

拍这些头片看来很累人啊

johny05 · 发表于 2011-12-15 19:01

P.S.: 喜马拉雅，其实我用监测温度只是一个预防不测的手段，以防电池在4V时就已经充满了（是说充满了也只有4V的话）。正常情况下电池是很‘凉’的，突然的温变意味着内部的反应巨变。

johny05 · 发表于 2011-12-15 18:55

过充过放都会使锂电发热，内压升高，直至起火爆炸的，这就是为什麽要在手机或笔记本的电池上加保护电路。具体的原因是（简单的说）：在过充发生时金属锂在正极表面沉积（类似电镀），同时，负极变成为氧化促进剂，电池内化学很不稳定，并且放出氧气，同时电池发热。
放电时如果电压低于安全值（对于石墨电极的电池是3V，对使用焦炭电机的电池为2.5V）时，电池内的化学反应也开始加剧，电池热稳定性变坏，也就是会升温，升温升压造成电池的损坏。这就是为什麽有的朋友的电池放在那儿就自己鼓肚子了。
所以我用实测充放电特性的方法来确认电池的‘包线’。其实基本上不会超出3V-4.2V这一区段的，但是你最好有自己实测的剩余电量VS电压的资料，因为你只能测量电压。心里有了‘底’，你就可以放心了。

Himalaya · 发表于 2011-12-15 17:28

LS方法很新颖！靠“温度突变”停止充电。请问“温度突变”是升高？还是降低？ :em22:

PS：您所列过放与过充的后果，貌似反过来就对了。:em00:

johny05 · 发表于 2011-12-15 16:56

锂电与镍镉有着很大的不同，锂电的结构和化学特性迫使其不能承受过冲和过放。完全不同于镍镉，镍镉可以用到最后‘一滴’充入的能量，你可以让车停在跑道上，船停在水里，跑不动为止；而锂电不能，锂电不允许完全放光其存储的电能，过度放电将引起电池内部的化学反应，有起火甚至爆炸的可能。至于充电，锂电在充完后如果继续充电，会发生金属在电极上的沉积，结果是容量锐减，而且不可修复。可以说锂电是最娇气的。
本菜以为，如果想彻底了解你手里的锂电的特性，就需要对同一型号/规格的电池抽出一支来做充放电的试验。方法是用1C的电流将其充到4.2V，在电压超过4V后开始监视温度，可以每分钟为间隔，当观察到温度有一突变时要立即停止充电，不然就一直充到 4.2V。记下当时的电池温度和室温。
放电时建议用5C的电流横流放电，同时记录时间，电压值，可以每十秒记录一次。一直到电压陡降，到电压降至3V时停止，做出曲线，把时间等分，就可以得出各个余电量（%）时的电压，这就是你这块电池的特性，到底要充到多少放到多少，全在上面。如果你的电池都很一致，这就可以是你的标准。

cwb2oo8 · 发表于 2011-12-14 16:46

楼主精神可嘉:em15:

遥望长空 · 发表于 2011-12-13 12:44

:em15: :em15:

yyqop01 · 发表于 2011-12-8 18:24

原帖由 Himalaya 于 2011-12-8 15:43 发表也说说我的做法：*）玩车，船等“平面模型”：低压保护LVC设在3.2~3.4V，跑到LVC触发，速度骤降，缓缓驶回身边，电池取下，不充，就那么放着，下次用之前再充。*）玩飞机：说不准何时会来一阵妖风 ...

感谢分享，我也是油门联动计时

Himalaya · 发表于 2011-12-8 15:43

原帖由 yyqop01 于 2011-12-8 14:36 发表

我菜鸟，说说我的吧
一般飞3分半钟到4分钟，下来就3.78左右，动作大了点就3.73了，其实能多飞半分钟不过又何必捏，已经很累了，况且过来3.7X踏进3.6的门槛，电压就掉得很快了，保险起见呵呵:loveliness:

也说说我的做法：

*）玩车，船等“平面模型”：
低压保护LVC设在3.2~3.4V，跑到LVC触发，速度骤降，缓缓驶回身边，电池取下，不充，就那么放着，下次用之前再充。

*）玩飞机：
说不准何时会来一阵妖风，让你对不准跑道不得不多次尝试，所以必须留出足够的电量余量。LVC设3.6V，但从来不等它触发，而是靠控上的计时器报警（计时器跟油门保险开关联动），它会提前半分钟开始“Be-Be-Be.....”，听到即马上回航做着陆动作。回来之后一般都有3.6~3.7xV的剩余电压，也是不充，就那么放着，下次用之前再充。

yyqop01 · 发表于 2011-12-8 14:36

原帖由 Himalaya 于 2011-12-7 12:13 发表

这个真是一言难尽。
锂电这个玩意，只要用，就会“影响寿命”，甚至不用也不行，放在那里也在自然衰退。但还好有几样原则可以让这个衰退的速度慢到可以接受的程度：
1）极尽所能，缩短停留在充满电状态的时间 ...

我菜鸟，说说我的吧
一般飞3分半钟到4分钟，下来就3.78左右，动作大了点就3.73了，其实能多飞半分钟不过又何必捏，已经很累了，况且过来3.7X踏进3.6的门槛，电压就掉得很快了，保险起见呵呵:loveliness:

yyqop01 · 发表于 2011-12-8 14:32

原帖由 Himalaya 于 2011-12-7 12:13 发表

这个真是一言难尽。
锂电这个玩意，只要用，就会“影响寿命”，甚至不用也不行，放在那里也在自然衰退。但还好有几样原则可以让这个衰退的速度慢到可以接受的程度：
1）极尽所能，缩短停留在充满电状态的时间 ...

感谢分享

mypay · 发表于 2011-12-8 12:06

学问贴，要顶

Himalaya · 发表于 2011-12-7 12:13

原帖由 风之纹章 于 2011-12-7 00:37 发表

一直不知道把电池用到空载多少伏合适，也不知道空载电压达到多少伏会对电池寿命产生不利影响。
H兄有么有做过电池使用寿命与放电截止电压关系的测试呢？这个不好做。估计也没人做过。

这个真是一言难尽。
锂电这个玩意，只要用，就会“影响寿命”，甚至不用也不行，放在那里也在自然衰退。但还好有几样原则可以让这个衰退的速度慢到可以接受的程度：
1）极尽所能，缩短停留在充满电状态的时间。
2）避免过放。3.0V以上其实都是安全的。
3）不用时，温度低点，可放慢衰退速度。
4）用时，温度稍高可降低内阻，减少重负载时电压跌落至3.0V以下的几率。（很多ESC对短时低压是不响应的）

寿命怎么衡量？
一般说“充放xxx个循环”，我觉得这并不合适。举例：
很多模友放电到3.7V甚至3.8V就停止，然后充满，再飞。这其实只能放出一半或者更少的电量，这能算“一个循环”么？最多算半个循环。仅就寿命而言，浅充浅放是最好的，极端一点：充到3.85V，放电到3.75V，这样随便一块电池都能做到上万个循环，但毫无实用意义。

所以我觉得，应当用电池寿命内充入放出的总电量 / 电池容量的商为寿命衡量依据。

我做了一些不同电池的性能测试，收货不少。但是寿命测试，想想都头晕。那是要几百次“重复重复再重复”做同样的动作，充电放电放电充电，记录数据整理图表，需要耗费的精力不是一点半点。俺暂时还没有勇气去弄。或许退休后实在无聊再说吧，如果那时候还有锂电的话。:em15:

风之纹章 · 发表于 2011-12-7 00:37

原帖由 Himalaya 于 2011-6-1 16:50 发表
那么这 2%~4% 重要么？这要看对谁而言。

竞赛场上，失之毫厘谬以千里，甭说2%~4%，就是千分之一的差距都要想方设法补回来。在竞赛管理不够严谨的场合，听说过把 LiPo 充到 4.50V的极端BT自杀式参赛者.........:e ...

一直不知道把电池用到空载多少伏合适，也不知道空载电压达到多少伏会对电池寿命产生不利影响。
H兄有么有做过电池使用寿命与放电截止电压关系的测试呢？这个不好做。估计也没人做过。