为看见18650电池的内阻(曾广伦),下面我们就来聊聊关于电池中电极正常吗?接下来我们就一起去了解一下吧!

电池中电极正常吗(为看见电池的内阻)

电池中电极正常吗

为看见18650电池的内阻

(曾广伦)

1970年,自制万用表时,遇到一个看不见的东西,左右为难,无法确定。这个东西叫内阻。

一个表头有内阻,一个电池也有内阻。表头的内阻,经过穷思苦想,还是把它给测出来了。电池的内阻,即使万用表都用烂了,至今还未能把它测出来。

转眼间,50年过去,电池在身边的作用越来越大,关于电池的内阻测量问题也成为“百度,头条”的热议。无意中在淘宝输入“测量仪表”几个字,从中看到了测量18650电池内阻的仪表。反复查询,该仪表价格从百多元到数万元不等。觉得有点不可思议。

内阻这个问题,过去是我个人遇到的问题,如今已经成为很多人关注的问题了。我不断地查看这类仪表的价格,也想看到它们测量电池内阻所使用的原理。几乎没有人讲测量原理,都只谈价格。本来想买一个价格在100元左右的内阻测量仪,测一测,玩一玩,弄明白就算了。没想到,真要买的时候,标价百元左右的内阻测量仪,最便宜的也得200出头才能成交。

电池的内阻,决定着电池的输出。内阻越小,能够输出的电流就越大。内阻,是限制电源输出功率的罪魁祸首。你看那些科学家,已经花了近百年去研究超导体了,不知道花了多少钱,至今,还没有研究出常温状态下的超导体。一旦有了超导材料,我们的发电机,内阻就为0了,就可以输出无穷大的功率了。即使不为0,只要接近0,发电机的损耗将大大降低,发电的效率将极大地提高啊。

记得教科书上说,所有电源都有内阻。电池组成的蓄电瓶有内阻,由晶体管组成的稳压电源也有内阻。内阻是多少呢?我从来没有看到什么人对某一个电源进行过实际的内阻计算和测量。我自制万用表的时候,经过很长时间才查到,一号电池(1.5V的大电池),内阻是0.5Ω。

随着小电子和电动汽车的发展,我身边的18650电池也在迅速增多。少说也有100多个了。曾经买不起的18650电池,如今,5元一个,到处都可以买到。30多块钱一个号称3400mah的日本原装进口锂电池,淘宝上到处都是。它们到底谁是真的?我两眼一抹黑。实际使用中,有些电池很耐用,有些电池刚用一下就没电了。出于好奇,我需要证明它们之间的差别,也需要鉴定它们的好坏。顺便把几十年前未能解决的问题给解决了。

我决定,不买那些价格高,只能用一会的内阻测量仪了。边学边干,也许是最明智的选择。

原理上分析,内阻,就是在电流输出时,电池内部产生的压降。如果输出电流为1A,其内部产生了0.2V的压降,证明电池的内阻为0.2Ω。我记得非常清楚,关于电源内阻的测量是这样进行的:在电源空载的时候,测量它的输出电压。记录。给电源加上负载,记录此时的电压。并记录负载电流数值。

内阻=(空载电压V0-负载电压V1)÷负载电流I。

比如:空载时测得电压为5V;在负载为1A时测得电压为4.8V。代入上式,求得电源的内阻为0.2Ω。

这里比较难以定度的是如何确定测试的负载电流?为什么不能是2A,3A或者5A呢?

如果电源内阻是一个常数,负载电流的大小,对测量结果的影响应该不大。当然,超出电源的能力去选择电流,是在毁坏电源,而不是测试电源了。假设被测18650电池的容量为3000mah,用1A负载电流应该可以了,你说是不是?

于是,我在淘宝上买好了测试18650电池需要的电阻。比如,已知电池电压为4.2V,选择接近1A的负载电流。测得空载状态电池电压为4.2V,接上两个8.2Ω并联的电阻。如果在4.1Ω/4W电阻两端测得的电压为4V。就求得该电池的内阻为0.2Ω。

由以上的操作可知,要稳妥地测量电池的内阻,还要制作一个测试装置。保证电池接触良好,不要加有接触电阻的元件(开关)。尽可能使用焊接,尽可能保证外部连接的接触电阻为0。

测量时,把表现优良和差劲电池各放一边,对比着测试,会有一个鲜明的比较。

我使用日本利优比(RYOBI)数字万用表作为电压测量的仪表。使用金属膜电阻两只8.2Ω/2W并联,理论值为4.1Ω/4W(接近4.2Ω)做负载电阻,提供接近1A的负载电流。

计划对4只18650电池和2只爱玛电动车拆装电池进行内阻测量。测试前,都将其充满电。结果如下:

序号

空载电压

负载电压

1A条件内阻

电池型号

A

4.2

4.02

0.18Ω

18650

B

4.02

3.72

0.3Ω

18650

C

4.14

3.86

0.28Ω

18650

D

3.77

3.18

0.59Ω

18650

E

4.16

4.11

0.05Ω

爱玛拆电池10A

F

4.14

4.09

0.05Ω

爱玛拆电池10A

有些电池充满电后放置一个晚上,电池电压就下降明显。比如电池D。有些电池充电两小时,就充满,比如电池D。测量时发现D电池的内阻最大。不能用。从报废电动车拆下来经试验还能充电的两块电池,内阻比18650电池小多了。可以用作充电宝电池。电池A是电喷壶的原装电池。充电6个多小时才充满。放置一夜电压不降低,内阻最小。

有网友说:“目前表现比较出色的18650电池的内阻大约在12毫欧左右,而一般在13-15毫欧左右;由于内阻会影响到电池的性能,一般而言50毫欧是正常,50-100能够使用,但性能开始衰减,到100以上需要并联使用,大于200基本不能使用。”

还有人说:普通的18650, 比如三星18650电池,内阻一般都小于80毫欧,实际做的都小于65毫欧了。动力18650锂电池因为放电电流一般比较大,所以内阻会小些,比如三星18650-2200-5C动力,内阻是小于35毫欧的。

从网友提供的标准看,我测试的这些18650电池,内阻都太大了。当然,这些电池除了A电池之外,都是二手的。A电池的规格和别的18650不同,怀疑也是再生的。

无论如何,我完成了锂电池内阻测试的全过程。虽然精度不是很高,但从工程的角度看,方法正确,结果可信。

测量,是电业一线员工的优势。能够看到别人看不到的东西,就是我们的追求和享受。

测量内阻的过程,发现一个秘密:型号不同的18650充电器,输出电压不一致。

测量一个可以同时给两节18650充电器,一节被它充满电之后,仍然在绿灯下继续到天亮才拆出来的电池进行电压测量,电压是4.20V(下图)。另一节到绿灯就拆出来测量电压,只有4.12V。可见,绿灯后继续充电,电池的容量能略大一点。实测该充电器绿灯状态的空载电压为4.27V。

用一个带USB插口的移动电源对18650电池充电,转绿灯后拆出电池测量电压,电压为4.0V。感觉不对,对充电宝的空载充电电压进行测量,只有4.05V。如下图。

可见,充电器之间,输出的电压不一致。要求是4.2V。可能是因为取样零件的误差,导致大于0.2V的误差?这个误差,不能容忍。18650电池从标称3.7V到充满4.2V,这0.5V就确定了电池的容量。低0.2V,容量少了40%啊!

因此,对电池的容量感觉明显下降时,要首先确定充电器的空载电压是否正常。

经验:电池都有一个叫“标称电压”的指标。比如普通的干电池,标称电压为1.5V;2032纽扣电池,标称电压为3.0V等等。实际上,新购的干电池,用精确的数字表测量其空载电压,往往在1.65V附近。当这种电池的电压下降到1.5V的时候,该电池已经没电了。2032纽扣电池也一样。新电池,电压一定高于3V,可能是3.3V。用数字表测它只有3V的时候,它已经没电了。意思是,高出标称电压的部分,才代表着电池的容量。到标称电压时,其实电池已经没有容量或者接近没有容量了。

另外,在使用同一个充电器对电池充电时,充电时间越长的电池,容量越大。比如,有一个新购的电喷壶18650电池,测量其电压3.6V,充电6个多小时才转绿灯。有些从电动工具上拆下来的18650电池,电压同样是3.7V附近,只充电2个小时就充满了。充电宝上的电池,很快就充满的,几乎都不能用。我自制的一个充电宝,里面有8节18650原装二手电池,使用同样的充电器充电,24小时还充不满。但这个充电宝非常好用。

还有一个教训值得吸取。我把点焊过的18650电池强行撕开焊接,结果导致电池壳出现几个小孔。充电时,电解液从小孔里流出。导致电池报废。

同样是从扫地机里拆出来的一只18650电池,充电不到一个小时就转绿灯了。可见,在电池的串联电路中,任何一只电池性能变差,都会导致电池组报废。为确保电池包里的电池,具有高标准的一致性,几万元一台的电池检测仪出现了。

220年前,被伏特发明的电池,如今再次进入到世纪的巅峰。全世界都在投入巨资,研究动力电池,储能电池和手机等随身电子产品用的电池。谁要是在电池上获得成功,谁就能成为世界首富。

2019年1-9月,中国规模以上电池制造企业营业收入5679.4亿元,同比增长13.2%,实现利润总额245.2亿元,同比增长49.4%。

然而,新电池的要求太高,科技含量太高,创新的难度太大了。自1996年第五代锂电池闻世至今,又过去了24年,还没有看到能取代它的新一代电池。可以预料,新电池的需求量太猛烈了,革命性的新电池,不久就会出现。它将彻底地改变现状,很可能像日本那样,每一个家庭都变成发电厂了。好好活着,多学一些电池的知识,以便管理好自家的发电厂。(曾广伦)2020年2月15日。

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