请教: 普通一次性干电池，镍氢充电电场，次世代锂电池 他们的放电方式有什么不一样么？

iamymao

请教达人：普通一次性干电池，镍氢充电电场，次世代锂电池 他们的放电方式有什么不一样么？
现在在测试板子时，发现这样一个情况：
用三节 普通一次性干电池或者镍氢充电电场，一直用到三节的电压只有3.8v左右时，还能流程地运行，（板子是要输出声音的，有个小小功放，接个小喇叭输出）
但是用了一节“次世代锂电池”（可充电，标称是3.7v,品牌是神火的 14500 型号），测量的电压是4.0v。结果带板子就不带不动，随着播放声音到高潮，板子就重启了。感觉是电源跟不上，导致单片机重启。

请问，这三种电池的放电，或者负载功率，有什么不一样么？？？ 会到帐这样的情况？ 百思不得其解。

补充说明，板子上电源的输入是经过一个二极管再到LDO的，二极管型号是：B0520LW

会和这二极管有关系么？

多谢多谢。

blackhorse21

结构决定性能吧，前两种电池普通干电池、镍氢电池的内部都是采用电解质糊糊（不是溶液，那样强度太低）的，包括第一代液体锂电池也是，而锂离子聚合物电池（楼主说的次世代锂电池是第二代锂电池吧，那就应该是锂离子聚合物电池了）则是使用固体锂离子聚合物的，液体和固体的结构不同直接产生了楼主的结果。

首先理解一个结论，离子的运动在电解质糊糊中比在固体离子聚合物中容易。

这个理解起来应该挺简单的，大家知道离子在溶液中扩散是比较容易的，比如向水中倒入硫酸铜溶液，可以看见蓝色的铜离子在水中扩散开来，如果外加电场，还能够引导离子的运动，比如电镀的时候。但是在固体聚合物环境下的扩散就难了，硫酸铜晶体放在氯化钠晶体上，即使你挤压它们，你也不会看见它们之间产生离子扩散混在一起，虽然都是还有离子的。

这样我们就得出一个结论，锂离子聚合物电池中的离子移动要比电解质糊糊电池中困难，或者说慢（同等外界电场条件下）。

然后回到电流的定义上，电流的定义是单位时间内通过单位截面积的电荷量的大小，而在电池中是离子带电荷，因此在电池中电流大小是单位时间内通过单位截面积的离子所带电荷量的大小。因此结合前述结论，我们可以得出第二个结论：

一般而言，电解质糊糊的电池最大放电电流比锂离子聚合物的电池要大。

另外补充一个结论，电池工作时它两端的电压可以理解为离子移动到电极上累积形成的一个电势，离子越多，电势越高。

然后我们来看看，正如楼主位所描述的，这个电路是有功率输出的。在音乐放到高潮时，因为电池的电压不可能在放电时还上升，根据P=UI，可以得出应该是放电电流在提高，翻译成微观现象就是电路要求单位时间内有更多的离子来到电极上放电。这在电解质糊糊的电池里是可行的，但是在锂离子固体聚合物电池里，锂离子的移动速度不够，赶不上你外界的需求了，因此电极上的锂离子都放电走了，后续的援军还来不及赶上。这是在外界就能看到的情况是：放电电流随着音乐高潮的来临而逐渐升高，然后无法再升高了。而电极上的电压则随着音乐的高潮而逐渐降低，直到电源部分的电路电压不足，使得单片机供电电压不足而复位。

另外我想和楼主探讨一下，使用LDO器件是为了用足尽可能的电压空间来压榨电池的容量吧，但是加上一个二极管之后LDO的优势不是尽失么，比如0.8+0.7=1.5V左右的压差，和普通的稳压器件不也差不多么？是板上还有外部电源，然后为了防止外部电源向电池充电么？

iamymao

楼上 的大牛阿！学习了。

之所以增加个二极管，一是可以防止其他电源对电池电源的干扰，二是需要防止电池接反的情况。
现在的LDO在3.3v下，300mA的负载，压差可以在0.3V以内。

现在看来，主要是锂电池的放电特性导致其在提供音频输出的产品中，容易出现电压高但是功率跟不上的问题。
这个有什么办法通过其他手段来弥补么？
还是这个是锂电池的必然问题？

好象现在应用次世代锂电池的手持设备，都是功率比较稳定的。不会象功放音频一样会有变化和升高。

huayuliang

"但是用了一节“次世代锂电池”（可充电，标称是3.7v,品牌是神火的 14500 型号），测量的电压是4.0v。结果带板子就不带不动，随着播放声音到高潮，板子就重启了。感觉是电源跟不上，导致单片机重启。 "

锂离子电池的标称电压有 3.6、3.7V 两种，以后者居多。
这个标称电压是电池的平稳放电时的电压。
标称3.7V的锂离子电池，充电终止电压为4.2V；标称3.6V的锂离子电池，充电终止电压为4.1V。
实际使用时，应主要考虑标称电压。

你的电路 二极管 + LDO。LDO应该是3.3V吧？假定压降为 0.3V（不知是哪种）。二极管应该是肖特基，压降假定为 0.2V～0.5V（随电流而变）。需要的供电至少应为 3.3 + 0.3 + 0.2 = 3.8。
而锂离子电池的平稳放电是在3.7V。结果～～～

很明显问题应该出在二极管上。另外应该选择压降更低的LDO。

不知你的设备工作电流最大会是多少。

blackhorse21

回复【2楼】iamymao  
-----------------------------------------------------------------------

回复【3楼】huayuliang  花生

很明显问题应该出在二极管上。另外应该选择压降更低的ldo。......
-----------------------------------------------------------------------

莫要称我大牛啊，坛子里的真正的牛人多了去了。我只是高中的时候学过化奥的课程，对化学有所了解罢了。

最大放电电流较小确实是锂电池的一个主要问题，而且目前难以解决。反复大电流充放电会使得电池寿命大大缩减。可以这么理解，反复大电流充放电相当于让锂离子反复高速地从电极和聚合物内部之间高速流动。这种过程会导致两方面的问题：

第一：高速流动的离子对固体聚合物形成了“冲刷”（不是很恰当，但是挺形象的）作用，会把固体聚合物的原有结构冲坏、坍塌。这样就阻断了锂离子移动的通路了，体现在外部就是电池容量降低等等问题。

另外一方面，大电流放电时，电极附近锂离子供应不足，因此为了满足电路的需求，已经放过电的锂离子还会再次放电，形成的过度放电的锂离子是悲壮的，因为它再也回不去原来的样子了。而且它过度放电之后只能与电极材料结合，对电极材料产生了不良的影响，导致电极的阻抗增大，因而电池的内阻增大了。所以锂电池一定不能短路，一旦短路之后：大电流放电→内阻升高→发热增大→发生爆炸。这个就是为什么航空公司对笔记本电脑的锂电管得特别严，一般要求你接在电脑上。如果单独拿着一定要包装好了，充分绝缘。

当然还有其他方面的问题，但是我觉得这两个方面的问题是比较重要的。所以锂电池用于充电汽车的供电是相当困难的，就连普通汽车上的电瓶也是使用的铅酸蓄电池居多，就是因为在大电流充放电条件下锂电池的寿命相当低。这个我室友有切身体会，因为他玩笔记本电脑喜欢在床上，不接电源线还常常把屏幕调得巨亮，结果电池快1年的时候就挂了，充电都充不上去。

扯得有点远了，呵呵。关于你的电路的解决方案呢。我觉得3楼的分析相当有道理，就是说锂电的标称电压一般在3.7V，而且实测锂电的长期平均工作电压也在3.7V左右。曲线见下图：


锂电池放电曲线，图中显示了不同放电电流下的情况 (原文件名:锂电池放电曲线.gif)
参考网址：http://www.xker.com/page/e2009/0611/72423.html

但是我觉得三楼提的使用压降更低的LDO不大可能了，现在LDO芯片确实能做到0.3V的已经相当不错了。我的印象里只要压降小于等于一个二极管压降就算LDO了，而且一般也就这个水平吧，不知道我的印象对不对。所以选用更好的LDO不大可能了。

考虑到供电采用3.3V，锂电电压3.7V，中间只有0.4V，所以一定是只能放一个LDO了。

但是你也提到了需要保护电池并防止充电，所以我想出来两个方案不知道可不可行：

1、使用两块电池串联，电压就高了，然后你再加二极管就没事了，但是这样两块电池就是串在一根绳子上的蚂蚱，只要一块性能下降，另外一块就会受牵连。

2、如果体积有限制，用两块电池不靠谱的话，可以采用DC-DC模块的方法，先用DC-DC模块升压，然后再接LDO，这样就可以用一块电池了。

不过我想来想去还是觉得是电池匹配不好，3.7V的锂电从你的描述中可以看出难以带动这么大功率的负载，你可以去电子市场搜搜其他型号的电池，我记得还有更高标称电压的电芯的。而且一定要估算明白你的电路对电压、功率的需求，转换成电池的电压、电流、容量指标来选取电池。毕竟系统地分析问题才叫科学嘛，只着眼于一个小细节那就是工匠了，不是工程师了。

另外你可以去玩电动直升飞机的方面问问，那些直升飞机的电机用电绝对不是吃素的，那些玩家应该对大功率电池更有研究吧。

blackhorse21

回复【3楼】huayuliang  花生
不知你的设备工作电流最大会是多少。
-----------------------------------------------------------------------

补充一下对该电路板的电流的估计，一般8Ω的小喇叭的功率是3W，按照供电电压3.3V来算的话，起码喇叭的电流就是0.9A=900ma，这个电流是相当大的，加上板子本身的耗电，以及LDO的效率，可以估算为电池放电电流在1A左右，对于普通的1000mAh的电池来讲就是1C放电了，此时电池容量大约相当于0.2C放电时的90%，属于电池能力的边界了快。不过从楼主的电路在一首歌的时间内放电放得电压不足，单片机都复位了的情况来看，恐怕电流还得高，楼主确实把电池压榨得够狠啊~

shsyf

14500就是5号电池大的锂电.  带不动了,就是小马拉了大车.
锂电是供不出大电流. 但也许这锂电也次了一点点.竟然比不过三节普通的一次电池.

“测量的电压是4.0v”, 是空载量的吧?

你带了负载,再监控电压, 看到的才是真实的.   用指针表更即时.

能用3节AA的,  空间不会不够.
改用锂电,为什么要只用一节14500呢?   可以用18650啊.

小马不拉大车.

blackhorse21

楼上正解~我也忘了这个问题了，带负载下测电池电压才准~

ilawp

同意六楼
lz一节14500锂电池太小了，跟三节干电池或者镍氢比起来太不公平，换一个大容量的18650，或者两三个14500并联（并联钱要把电压平衡了）。并不完全是由三种电池原理不同造成的，即便是锂电池，也不能一个顶仨。
印象中锂电池的3.7v,镍氢的1.2v是化学电动势，不等同于电池的电动势

zhenhuajiang

想知道干电池的放电曲线，不知道楼上的各位大神有知道的吗？

chenerbox2

zhenhuajiang 发表于 2018-4-2 10:53
想知道干电池的放电曲线，不知道楼上的各位大神有知道的吗？

干电池的标准是间歇放电的， 我测试过铁壳的东芝干电池， 国产的， 20ma放电超过700mah了

zhenhuajiang

三节干电池 100MA电流  可以放到几伏？