高放电锂电池: 如何为高功率设备选择合适的电池

高功率电子设备需要的不仅仅是大容量的电池. 电动工具, 无人机, 机器人, 高输出手电筒, 工业电机和无线设备在启动期间可能会消耗高电流, 加速或峰值运行. 如果电池无法提供该电流, 该设备可能会出现电压下降, 产量减少, 过热或意外关机.

高放电锂电池专为需要强电流传输的应用而设计. 它们可以提供更高的连续电流, 短时峰值电流或在苛刻负载下提高性能. 然而, 选择高放电电池需要的不仅仅是寻找最大容量数.

容量, 当前的, 电压, 温度, 内阻, 保护和包装配置必须一起考虑. 容量极高的电池可能不适合需要大电流的设备. 相似地, 如果应用的电力需求较低但持续，高放电电池可能无法提供最长的运行时间.

Keeppower提供可充电锂电池, 受保护的电池, 高放电电池, 适用于便携式和工业应用的高容量电池和定制电池组. 产品类别涵盖圆柱电芯, 电池组, 充电器及配件.

本指南解释了高放电锂电池的工作原理以及如何为要求严格的电子设备选择正确的解决方案.

目录

1. 什么是高放电锂电池?
2. 容量和放电电流
3. 连续电流和峰值电流
4. 为什么内阻很重要
5. 高放电电池应用
6. 18650 和 21700 高电流电池
7. 电池组配置
8. 热管理和安全
9. 如何选择高放电电池
10. 常见问题解答

什么是高放电锂电池?

高放电锂电池旨在提供相对较大的电流，同时保持可接受的电压, 温度和稳定性.

电池放电能力通常用安培数或 C 倍率来描述. C-rate 将放电电流与电池容量进行比较.

例如, 电池容量为 3 啊出院于 3 A 的工作温度约为 1C. 如果同一电池在以下时间放电 15 一个, 放电倍率约为5C.

高放电电池设计用于支持更高的电流，而不会出现过度压降或过热的情况. 其性能取决于电极设计, 内阻, 化学, 集电器, 分隔符, 热特性和制造质量.

客户可以查看Keeppower的 高倍率电池类别 探索高电流应用的电池选择.

容量和放电电流

容量和放电电流描述了不同的电池特性.

容量表示电池可以存储多少电量. 通常以毫安时或安时表示.

放电电流表明电池释放存储能量的速度.

高容量电池可以提供较长的运行时间，但可能无法提供强大电机所需的电流. 高放电电池可提供强电流，但容量低于长续航电池.

正确的电池取决于负载情况:

• 传感器可能需要长时间低电流.
• 手电筒可能需要持续中等电流.
• 电动工具在启动期间可能需要高电流.
• 无人机在加速过程中可能需要高电流.
• 机器人可能需要来自多个电机的重复电流峰值.

设计团队在选择电池之前应计算能量和电流需求.

Keeppower还提供 高容量电池 对于更长的运行时间比最大电流更重要的应用.

连续电流和峰值电流

连续电流是指电池在特定条件下能够长时间提供的电流.

峰值电流是电机启动期间可能出现的短时电流, 加速度, 传输或负载突然变化.

选择高放电电池时必须考虑这两个值.

例如, 机器人设备可以画画 5 A 在正常运动期间，但是 20 A 多台电机同时启动时. 支持的电池 5 A连续但无法处理 20 峰值可能会导致设备重置或关闭.

重要问题包括:

1. 平均工作电流是多少?
2. 最大连续电流是多少?
3. 什么是峰值电流?
4. 高峰持续多久?
5. 峰值出现的频率是多少?
6. 峰值时电池温度是多少?
7. 保护电路是否限制电流?

应使用制造商的数据表来确认电流额定值. 不同的制造商可能使用不同的测试条件, 所以直接比较需要仔细阅读.

为什么内阻很重要

内阻影响电压降和发热.

当电流通过电池时, 内阻导致电压下降. 该关系可以简化为:

电压降等于电流乘以内阻.

高电流时, 即使内阻的微小增加也会导致电压明显降低. 电池可能显示已充满电, 但当负载增加时，器件电压会急剧下降.

内阻也会产生热量. 产生的热量随电流的平方增加, 这意味着在类似条件下，电流加倍可以产生大约四倍的电阻加热.

内阻受以下因素影响:

• 细胞化学
• 电极设计
• 温度
• 充电状态
• 年龄
• 制造一致性
• 机械连接
• 焊缝和连接器

因此，高放电电池应作为一个完整的系统进行评估. 该电池可能具有强大的性能, 但电线尺寸过小, 不良的连接器或薄弱的焊接仍然会限制最终电流.

高放电电池应用

高放电锂电池用于许多要求苛刻的应用.

电动工具

钻头, 影响驱动因素, 锯和其他工具可能会产生高启动电流和加速电流. 电池必须支持重复的电流峰值而不会过度加热.

FPV 无人机和无人机

无人机起飞时需要大电流, 加速和快速移动. 电池还必须平衡电流容量和重量，因为额外的电池质量会降低飞行效率.

Keeppower提供 用于 FPV 无人机和无人机的定制电池组.

机器人技术

移动机器人, 机械臂和自主平台可能使用多个电机, 执行器和通信系统. 他们的电池组必须支持同时的电流需求.

高输出手电筒

高功率照明产品可以从一个或多个电池汲取强电流. 电池必须保持稳定的电压并管理紧凑外壳内的热量.

电动汽车产品

小型电动车, 踏板车和其他移动系统可能需要高连续电流和重复的加速度峰值.

工业设备

工业仪器, 电机, 泵和执行器可能需要在恶劣的工作环境中提供可靠的电流传输.

无线发射器

通信设备在传输过程中可能会消耗短时间的高电流. 电池电压稳定性会影响信号可靠性.

18650 和 21700 高电流电池

两个都 18650 和 21700 格式可用于高放电应用, 但他们有不同的身体特征.

这 18650 电池约为 18 直径毫米和 65 毫米长. 它结构紧凑，并由广泛的支架和配件生态系统提供支持.

这 21700 电池约为 21 直径毫米和 70 毫米长. 其较大的体积可以提供更高的容量或电流能力, 取决于电池设计.

最佳格式取决于产品外壳, 能量需求, 当前需求和体重目标.

基普的 经典受保护电池系列 包括不同的圆柱尺寸, 而其 21700 电池产品 可以考虑用于需要额外能量或电流能力的设备.

电池组配置

大功率设备往往需要多个电池串联, 并联或串并联配置.

串联增加电压. 并联连接增加了容量和电流能力.

例如:

• 2S1P 通过两个串联电池提高电压.
• 2S2P增加电压和容量.
• 4S2P 创建一个更高电压的电池组，每个串联组中有两个并联电池.
• 6S3P可以为要求苛刻的设备提供高电压和高容量.

包装设计必须考虑:

• 细胞匹配
• 均流
• 保护电路额定值
• 线规
• 连接器等级
• 发热
• 电池平衡
• 机械支撑
• 充电方式

适用于 OEM 设备, 定制电池组通常比组装随机电池更可取. Keeppower提供 定制电池组 用于工业设备, 机器人, 无人机, 工具和其他应用程序.

热管理和安全

大电流产生热量. 如果热量无法散逸, 电池温度可能会升高并降低性能或使用寿命.

热管理可包括:

• 导热材料
• 通风
• 热传感器
• 隔绝外部热量
• 细胞间距
• 防护罩
• 当前限制
• 基于温度的关断
• 选择适当的电线和连接器

电池组应在最坏的预期负载下进行测试, 不仅在平均操作条件下.

安全功能可能包括:

• 过充保护
• 过放保护
• 过流保护
• 短路保护
• 过温保护
• 电池平衡
• 熔断器保护
• 温度监测

保护电路限制过多可能会中断正常操作. 保护电路太弱可能无法在异常情况下保护电池. 因此，保护​​设计必须与电池和应用相匹配.

如何选择高放电电池

选择大电流锂电池时采用以下流程.

步 1: 测量负载曲线

记录平均电流, 连续电流, 峰值电流和峰值持续时间. 包括电机启动, 无线传输和其他短时负载.

步 2: 定义电压范围

确定标称电压以及设备接受的最小和最大电压.

步 3: 估计所需容量

计算所需的运行时间并包括能量损失, 电池老化和温度影响.

步 4: 选择单元格格式

比较 18650, 21700 以及根据可用空间的其他格式, 重量和包装配置.

步 5: 检查当前额定值

确认实际温度和充电状态条件下的连续和峰值电流额定值.

步 6: 评估热性能

估计最大负载期间产生的热量. 检查外壳是否能散热.

步 7: 选择保护

选择合适的 PCM 或电池管理系统. 确认其额定电流适合负载.

步 8: 确认连接器和接线

连接器, 电缆和焊缝必须支持所需的电流，而不会出现过度的电压降或发热.

步 9: 测试完整包

测试电压稳定性, 温度, 运行时, 峰值电流, 充电和保护行为.

步 10: 请求工程支持

对于特殊应用, 向电池制造商提供详细要求，并在批量生产前索取样品包.

常见问题解答

高倍率电池和高容量电池有什么区别?

高放电电池经过优化，可提供更强的电流传输. 高容量电池经过优化，可存储更多能量并延长运行时间. 有些电池同时具备这两种功能, 但它们并不自动相同.

高放电锂电池适合电动工具吗?

是的. 电钻常用高放电电池, 锯子, 冲击驱动器和其他具有高启动或工作电流的设备.

是一个 21700 电池总是比电池更强大 18650 电池?

不. 电池的物理尺寸并不能决定其确切的电流额定值. 必须检查数据表的容量, 连续电流和峰值性能.

受保护的电池可以用于大电流应用吗?

如果保护电路额定电流达到所需电流，则可以使用. 电流限制较低的保护电路可能会在正常运行期间中断设备.

为什么电池在重负载下电压会下降?

电压降受内阻影响, 当前的, 温度, 充电状态, 接线, 连接器和保护元件.

高倍率电池适合无人机吗?

适用于起飞和加速时需要强电流的无人机. 重量, 电压, 还必须考虑容量和连接器兼容性.

Keeppower可以定制大电流电池组吗?

Keeppower为不同应用提供定制化电池组. 设计可以包括单元配置, 连接器, 保护, 接线和尺寸.

高倍率电池报价需要哪些信息?

提供标称电压, 容量, 连续电流, 峰值电流, 峰值持续时间, 方面, 连接器, 工作温度, 收费方式及预计数量.

结论

高放电锂电池对于需要强劲稳定电流传输的设备至关重要. 电动工具, 无人机, 机器人, 高输出照明和工业系统都依赖于能够处理电流峰值而不会出现过度压降或过热的电池.

应通过评估完整的负载曲线来选择正确的电池. 容量, 电压, 内阻, 热行为, 保护, 接线和连接器都会影响最终性能.

Keeppower提供高放电电池, 高容量电池, 受保护的圆柱形电池, 18650 和 21700 产品, 定制电池组及相关配件. 通过将适当的电池与精心设计的电池管理和热系统相结合, 制造商可以创造更安全、更可靠的大功率产品.