扯一下 18650 锂电池的淡

之所以会有本文,主要是因为 HCC 同学最近购入了四颗松下的 NCR-18650A (注意 NCR-18650 和 NCR-18650A 是两个物种),就是那个广为传颂的 3100mAh 超大容量 18650 电池。我忍不住翻了下松下提供的 datasheet ,突然发现 18650 锂电的水好 TM 深啊。于是,我决定写下本文分享一下我的发现。

18650 电池这种工业原料(至少本应如此)没有详细而统一的规范,一切技术参数的含义都是厂家说了算。一般来讲,锂电的容量应该是指从充满电到放电至电池电压下降到 3.3V 或 3.0V 的过程中放出的电量,大多数设备的操作区间也都是 4.2V – 3.3V ,电压过低会断电保护。但是对 18650 锂电来说情况往往没有这么简单。

在看过松下 NCR-18650A 的 datasheet 后,我发现松下是这样定义 NCR-18650A 电池的容量的:充满后以 0.2C ( 1C = 电池的毫安时数 × 1mA/mAh )放电至 2.5V 所放出的电量。同时,一般锂电放电电压低于 2.75V 后会造成不可逆的损伤,所以它们的放电区间不包含 2.75V 以下的部分。换成普通电池倒还好,因为一般锂电过了 3.3V 以后电压就会迅速下降,也就是说 3.3V 以下的部分实际上没多少电量。

ncr18650a-cap

但是松下这货偏偏放电平台比较宽(也可以说比较低吧),有将近 400mAh 的容量落到了 2.5V – 3.3V 这个区间内。这样的后果就是,大部分的设备只能用到这支电池 3100mAh 容量中的 2700mAh 左右。

ncr18650a-cycle

另外,如果长时间在 2.5V – 4.2V 的区间内操作,那么这个型号的电池的容量会在 300 次充放之后从 3100mAh 降到 2300mAh ,这应该和大家所期望的寿命相去甚远。

顺便说一下,锂电的性能受温度的影响比较大,这里只讨论室温下的状况。

按照同学的要求我给四个电池都测了放到 3.3V 时的容量,结果和 datasheet 上的曲线符合得很好。测试结果如下:

Panasonic-NCR18650A-1

Panasonic-NCR18650A-2

Panasonic-NCR18650A-3

Panasonic-NCR18650A-4

松下的这款电池其实比较适合于用在强光手电上,因为强光手电往往可以把电池放到 2.75V ,这样可以发挥出这个电池的大部分容量。如果用在数码产品上(如移动电源),它的性能可能不会和 ¥20 左右一颗的 2600mAh 电池有太大区别。

另外一个国内能买到的热门货是三星的 ICR18650-30A / ICR18650-30B 。这款电池标称容量为 3000mAh ,但是重量却比松下 3100mAh 的 NCR-18650A 重一些。一般来讲电池的重量和容量是成正比的,那么是什么导致了这样看似反常的现象呢?

原来三星的这款电池放电平台的电压比较高。这导致了它虽然容量和松下的 NCR-18650A 相近,但是储存的能量却要多一些。在三星的网站上可以看到,这款电池的充电限制电压是 4.35V ,高于普通锂离子电池的 4.2V ,平均工作电压是 3.78V (和 MOTO RAZR 里面的那块电池类似,应该是新材料),放电截止电压被规定为 2.75V ,相比之下松下的 NCR-18650A 只有 3.6V 的平均工作电压。这样,三星的 ICR18650-30x 就储存了 11.34Wh 的能量,而松下的 NCR-18650A 仅能储存 11.16Wh 的能量( 1Wh = 3.6kJ ,在厂商标示的整个放电范围内)。于是,三星的电池能让数码设备工作更长的时间(假使你的设备肯把电池充到 4.35V 的话)。不过,对于线性稳压或者线性恒流放电的强光手电等设备而言,这个参数没啥意义,多的部分都变成热量散失掉了。

虽然从三星泄露出来的文件上我们找不到 ICR18650-30x 的放电曲线,但是在 http://lygte-info.dk/info/Batteries18650-2011%20UK.html 这里我发现了一份非常专业的测试报告,根据这份报告,在 4.2V – 3.3V 工作区间的设备中这颗电池表现出来的容量仅有 2400mAh 左右,这大概是因为电池没有被充到足够的电压来完成恒压充电阶段的缘故。但是一旦充到了 4.35V ,这玩意就能在电压降到 3.3V 之前放出接近 2950mAh 的电量,完全秒杀了松下的 NCR-18650A 。另外,ICR18650-30x 的价格普遍比松下的 NCR-18650A 便宜 15% 左右,所以如果能对设备的充电电路做点手脚的话,这款电池的性价比还是相当不错的。

最后,在 http://lygte-info.dk/info/Batteries18650-2011%20UK.html 你还能找到许多别的电池的测试,可惜它们大多在国内市场上不多见——这份报告的作者似乎在英国生活。

《扯一下 18650 锂电池的淡》有2个想法

  1. 您好,荣幸拜读您的文章,我对18650锂离子电池也有好多疑问,特别是关心全球除了松下三星还有哪些有实力的供货厂商,国内有没有值得购买的产品,如果您能和我联系我将万分感谢!

    14/May/2013

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