无人机电池漫谈(其一)

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无人机电池漫谈（其一）

20191113

一、 名词解释

现在可用来做无人机/模型动力的电池种类很多，镍氢(Ni-MH)、镍锰(NiOH-MnO2)、锂金属(Li)、锂聚合物（Li-Poly）等电池都行，其中以镍氢电池和锂聚合物电池以其优异的性能和低廉的价格成为模型动力的首选。

锂电池：是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池

锂聚合物电池（Li-polymer，又称高分子锂电池）：具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成任何形状与容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达0.5mm。



智能锂聚合物电池：带电池管理芯片的锂聚合物电池模组，无人机飞控可以通过通信协议读取智能锂聚合物电池的电池信息。

二、锂聚合物电池的特点

相对于锂离子电池，锂聚合物电池的特点如下：

1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。

2. 可制成薄型电池：以3.6V 400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm。

3. 电池可设计成多种形状。

4. 电池可弯曲变形：高分子电池最大可弯曲90°左右。

5. 可制成单颗高电压：液态电解质的电池仅能以数颗电池串联得到高电压，高分子电池。

6. 由于本身无液体，可在单颗内做成多层组合来达到高电压。

7. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍。

聚合物电池在安全性上，外包装为铝塑包装，有别于液态锂电的金属外壳，内部质量隐患可立即通过外包装变形而显示出来，一旦发生安全隐患，不会爆炸，只会鼓胀。

三、 锂聚合物电池的主要参数

表示电池性能的标称有很多，最主要的是的是电压、容量和放电能力这三个。

电池电压	电池电压是用伏特（V）来表示的。标称电压只是厂家按照国家标准标示的电压，实际上使用时电池的电压是不断变化的。如镍氢电池的标称电压是1.2V，充电后电压可达1.5V，放电后的保护电压为1.1V；锂聚合物电池的标称电压是3.7V，充电后电压可达4.2V，放电后的保护电压为3.6V。在实际使用过程中，电池的电压会产生压降，这是和电池所带动的负载有关的，也就是说电池所带的负载越大，电流越大，电池的电压就越小，在去掉负载后电池的电压还可恢复到一定值。
电池容量	电池的容量是用毫安时（mAh）来表示的。它的意思是电池以某个电流来放电能维持一小时，例如1000MAH就是这个电池能保持1000毫安（1安培）放电一小时。但是电池的放电并非是线性的，所以我们不能说这个电池在500毫安时能维持2小时。不过电池在小电流时的放电时间总是大于大电流时的放电时间，所以我们可以近似的算出电池在其它电流情况下的放电时间。一般来说，电池的体积越大，它储存的电量就越多，这样飞机的重量也会增加，所以选好合适的电池对飞行是很有好处的。顺便说说，某些厂家生产的电池标称电量往往高于它的实际电量，那么只要看看电池的大小就可知道它究竟是否属实。
放电能力	电池的放电能力是以倍数（C）来表示的，它的意思是说按照电池的标称容量最大可达到多大的放电电流。例如一个1000mAh、10C的电池，最大放电电流可达1000×10=10000mA=10A。在实际使用中，电池的放电电流究竟是多少是与负载电阻有关的，根据欧姆定理我们知道，电压等于电流乘电阻，所以电压和电阻是定数时，电池的放电电流也是一定的。例如你使用11.1V、1000mAh、10C的电池，而你的电动机的电阻是1.5欧姆，那么在电池有12V电的情况下，忽略电调和线路的电阻不计，电流等于12÷1.5=8，结果是8安培（A）。

怎么判断无人机高倍率电池的好坏?

容量达标	容量达到电池标识的容量值，一般来讲，目前“GAONENG高能电池”品牌的电池，标称容量按0.2C放电，实际容量大于等于标示容量（如我们标示为1500mAh的）。按国标GB/T18287-2000充放电标准，0.2C恒流恒压充电，电池充到4.2V，恒流到0.02C，再用0.2C持续放电，电池容量大于等于标示容量。如果用1C放电容量大于等标示容量的98%，倍率放电容量大于等于标示容量的90%。
C数达标	C数目前国内外没有针对这个倍率的统一标准，“GAONENG高能电池”的检测方式，就是按电池的标示的C数放电，如  “GAONENG高能电池”标示“110C” 1500mAh的电池，我们先用90A放电10秒，165A放电5秒，60A放电到3.0V。
循环寿命	目前行业内没有一个标准的航模电池循环寿命多少次的规定，这个寿命和电池生产的工艺和材料相关，就目前我们的测试数据来分析，每充放一次电，电池会有不同程度的容量减小。但最主要原因还是合理的充放电对电池的寿命影响是最大，特别是目前很多模友喜欢快速充电，电池的损害基本上来源于两方面：一方面是在电池充放电的时候，电池的阴极与阳极会随着离子的释放和吸收而缩小和膨胀，长时间快充会破坏电池上的化学物质，导致电池寿命缩短。另一方面在快充时，由于电流比较高，电流的热效应会加剧，导致电池会产生高温，高温也会让容量骤减和电芯永久性损坏的现象。所以目前无人机电池寿命相对来说都不长，跟快速充电有很大的关系。
内阻	目前很多模友都很在意内阻的大小，“GAONENG高能电池”出货的电池单体内阻都是几个毫欧以下，因为目前这个电池内阻单位都很小，有些设备的误差，还有电池插头的磨损，都会对电池内阻的测量起到很大的难度，正常情况电池组之间内阻不相差2个毫欧都是可以接受的。
电池的一致性	无人机很多电池都是，2S、3S、4S、5S、6S等等组合起来的，组合电池对电池的一致性要求非常高，所以在生产时，“GAONENG高能电池”对电池组装PACK时，对电芯的配对有非常严格的要求，电压每片相差不超过0.01V 内阻0.5毫欧之内，容量5%之内。

未完待续。