2023年1月10日 星期二

筆記:電池

各種電池

碳鋅電池

空載端電壓1.5V。項目有A4 A5 E90。

鹼性電池

鹼性電池是以鋅為陽極、二氧化錳為陰極、氫氧化鉀為電解液構成的電池,空載端電壓1.5V。鹼性電池可以說是碳鋅電池的改良版,它用高濃度、高活性的氫氧化鉀取代碳鋅電池中的氯化銨作為電解液,再加上陽極、陰極材料的改善,使得鹼性電池可以輸出比碳鋅電池更大的電流,在同樣的體積之下也具有較大的容量。(連結)。產品可以分為金頂或是勁量。型號分成。三號、四號、五號、六號。

鹼性:LR44

直徑 11 mm、厚度 5.4 mm。

高電壓電池

應該是疊合了好幾個鹼性電池,例如23A(或是23A),連結,很多放在鐵捲門遙控器。

連結

鋅空氣電池

目前使用在助聽器等等長效裝置上,容量大、放電也大,使用上,使用前要拔掉貼紙。

鋰電池:一次性鋰電池

CR2016/2025/2032,電壓3V,存放電流300mah,自放電也低,缺點是最大放電電流低。CR2032R有R表示最大放電電流高的意思,連結。可到50mA。

鋰電池:可充電鋰電池

鋰離子電池和鋰聚合物電池(LiPO)是不同的東西(連結 連結 連結)。特性是重量輕,自放電低,電流大,和鎳X比較起來,價格也便宜許多,是現在也是未來潮流。探究其原理,和傳統電池以電子的轉移為主不同,鋰電池內部是通過鋰離子在層壯物質的晶體中的出入,發生能量變化發電。在正常充放電情況下,鋰離子的出入一般只引起層間距的變化,而不會引起晶體結構的破壞。所以鋰電池是一種理想的可逆電池。但過放時,將導致負極碳過度釋出鋰離子而使得其片層結構出現塌陷,而對鋰電池的正負極造成永久的損壞,過度充電則將太多的鋰離子硬塞進負極碳結構里去,而使得其中一些鋰離子再也無法釋放出來。而且這過程中,容易產生氣體,導致電池膨脹,也就是平常戲稱的懷孕(大肚子)啦。

鋰電池內部結構

從結構來看,中間電解質又分成兩種,液態就是鋰離子電池,固態就是鋰聚電池,前者3.6V有漏液危險很少人使用了,後者安全且有更大放電能力已經普及。不過,電池廠商為了能在更小空間放入更大量單元,除了增加堆疊的密度外,就是讓中間薄膜變更薄,無形中就增加爆炸危險。

手邊幾種鋰電池,片狀型可用在四軸飛機和小型開發板。


產品上,有兩種包裝,第一種是V3.7,第二種是V4.2,如果兩片疊合在一起,就有下面幾種組合。3.7(1S) 4.2(1S) 7.4(2S) 8.4(2S) 11.1(3S) 12.6(3S) 每多一個S,就是正極多一條線。容量較單純,僅是影響重量和使用時間。一般小四軸大概300mAh,約三分鐘吧,價格約一百至兩百。大一點的,就是上千,時間約十幾分鐘。

C數:電池內部電組,一般應用上是容量乘上C數等於該電池可以提供的"電流數",例如300mAh*35C=0.3(A)*35(C)=10.5A,C數越高,表示內部電組越小,外部可用電流越高,某種程度就是越高越好,價錢當然越貴。但也不是每個人都要開賓士去菜市場買菜吧。一般35C就很好用。插頭,好像有三種吧,T插,JST XH,小白頭。Desire Power 7.4V 460mAh

手邊電池

手邊片狀鋰電池
  1. 最重要是,要有保護電路板
  2. 上左是某個ARDUINO實驗用,3.7V
  3. 上中是奶油蒼蠅用,3.7V,300mAh,可能已經老化要重購
  4. 上右是WHOOP95使用,7.4V,460mAh,一百六。實測只能飛五分鐘以內,若是860mAh,長寬相同,高從原本9mm變成15mm,重從30g變成46g。雖然會影響靈敏度,且容量雖然增加,但需要更高的油門來維持高度,所以飛行時間不會是正比例。目前已到手,有結果再更新。但這追求效率和重量的過程,不免讓我想到智慧型手錶的設計難處。整機中,最重但也最難移除的,往往是電池啊。
  5. 下方是11.1V 1850mAh,應該老化了。約六百
  6. 電池賣家:賣家1,賣家2 (內文提及尺寸標示)。
  7. 最近多半使用18650,電壓約4。價格和容量及安全性成比例。

鋰電池充電設備

鋰電池什麼都好,就是使用和保存上麻煩,甚至到嬌貴程度,充電時不能過充,使用時不能過放,保存時最好是維持在一定程度電壓保存。充電的機制有理論邏輯,下面是具體的實體項目。

若要處理多顆電池,並聯要注意下面內容 as paralleled cells behave like one larger cell. Charge time will be longer, accordingly. Just be sure the cells you are paralleling are of the same make/model/capacity/state of charge/age and don't parallel more than the manufacturer's limit (normally 3 or 4 cells.為安全起見,乖乖的用外部充電器一顆顆慢慢充吧。串聯的方案,晶片(連結),這是三顆18650的教學影片(連結)。

B6

不包含變壓器(B6AC有AC就是內建變壓器)。使用方式可參考(YOUTUBE ,文字說明)。

B6充電器

鋰電池充電可分成兩類,基礎CHARGE和進階BALANCE。CHARGE的程序。接好兩邊電源(接口有防呆,鋰電池端口則是正接正,負接負)。

  1. 設定,按下最左邊BATT TYPE,持續按按鈕直到畫面到達LIPO( 鋰聚電池 )。按下右邊ENTER進入模式,選擇項目為CHARGE,0.1A,2S。確認完畢後。
  2. 充電,因為用非常低的電流充電0.1A,至少要半小時。充電原理是,充電器端用高一點的電壓逐漸充入並且確認電池電壓達到標準,接著再拉高充電電壓。鋰電池宣告為3.7,充飽電壓為4.2。因為是兩顆串聯,目標自動設定為8.4。
  3. 結束,觀察右上方數字,會逐漸增加直到8.4,到達後系統發出巨大提示音,可按最左邊STOP,或直接拔電源)。

BALANCE的機制,串聯平衡充電(連結)。實際充電時操作方式如下。目前WHOOP95電池都是以0.5A 7.4V2S平衡充(記得要把另外的接頭插上)。最左邊選到鋰聚後,最右邊進入設定,中間兩個按鈕選擇到,0.5A 7.4V2S平衡充。再最右邊按鈕長按,選擇START,就會開始充電,充的時候可以按中間兩個確認狀況(分別是目標電壓和各個S電壓)。直到單片充到4.2或總合8.4就會自動降低電流數字,直到發出聲響。提高安培值可以加快速度但不建議,1C就是XX mAh的千分之一,1100mAh的用1.1A是最保險。雖然號稱5C充電,但不需要那麼高數字。

TP4056

這個討論在電子部分有提到,自己桌子上就有好幾個,也有些應用例如18650充電器。

電池特性:放充電

放電介紹完整(連結),解答存在許久的問題。電池的放電是依循某個模式逐漸下降。中間會因為停止使用而逐漸恢復電壓。但到某個程度後,會快速衰退。2032的最大脉冲放电电流为12mA,连续放电电流小于等于4mA。
連結

充電部分,鋰電池充電如下圖(資料來源是Arduino 實現USB Type-C 雙向快速充電行動電源),有起步狀態,穩定電流充電狀況,穩定電流充電狀況。


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