为什么碱性电池、镍氢电池和锂离子 AA 的测量方式不同(mAh、mWh 等)?

电器工程 电池 电池充电 锂离子 尼姆 碱性
2022-01-15 21:30:56

环顾亚马逊,似乎不同类型的电池测量方式不同:

有谁知道为什么?

我假设营销部门出于某种历史原因没有测量碱性物质?

... 还是碱性物质如此神秘和不可靠,以至于给它们进行测量过于激进?或者改用无毒/无汞在性能上是如此糟糕的举动,以至于必须在 90 年代取消测量,这样人们才不会知道?

也许NiMH以 mAh 为单位测量,因为电压可以非常大而 mWh 没有意义?

锂离子是否以 mWh 为单位测量,因为这与非电池测量更一致,并且它们确实提供可靠的电压?

4个回答

这是营销,就像 PMPO 瓦特一样。大数字卖!

如果电池标称电压为 1.2V,则 Wh 和 Ah 数字之间不会有很大差异。

但是如果电池标称3.6V,Wh数将比Ah数大3.6倍!因此,1200 mWh 3.6V 电池听起来比 330 mAh 电池好很多……尽管当然是相同的电池,但我敢打赌,一种描述比另一种销售更多的产品……

就像 ebay LED 一样。20000 毫坎德拉,哇!(和一流明)。

任何电池都可以以 Wh 或 Ah 为单位进行测量

如果负载消耗恒定电流,则 Ah 更相关。

如果负载消耗恒定功率(例如,它使用开关 DC-DC),则 Wh 更相关。

碱性电池通常不以 mAh 为单位,因为 1) 内部电阻有点高,因此容量在高负载电流下会降低。因此,单个容量数字仅在特定负载电流下才是正确的。2)因为几乎所有的碱性电池都是一样的,如果你知道它们有相同的容量,他们怎么会以“低端”价格的 5 倍卖给你“品牌”?......

另外市面上也没有容量超过4000mAh左右的18650电芯,一般都在3000-3600左右,所以“9999mAh”的电芯都是假冒的。它们基本上是“我们发现并可以贴上标签的任何东西”。有大量假冒电池出售,尤其是锂。我个人的看法是,如果有人在能力上撒谎,我也不会相信他们会销售安全的产品。

在此处输入图像描述

c这很复杂,有些答案是“软的”,而你们中的一些假设(足够合理)是不准确的。

锂离子电池以 mWh 为单位

锂离子电池经常以 mAh 容量来衡量。
锂离子电池(1 个或更多电池)通常有 mWh 和 mAh 标记。
用户将收到什么也不是一定的衡量标准。
两者都很有用。
(参见 George Box 的“所有模型都是错误的,有些模型是有用的”)

锂离子电池的平均电压为 3.6 至 3.7V。
如果将 mAh 额定值 x 3.6 或 3.7 乘以 Wh 容量。
任何电池的真正 Ah 容量取决于使用配置文件 - 恒定电流、恒定功率、X 安培的脉冲消耗,每 xxx ms xx ms 等。
与其他一些化学物质相比,LiIon 在其容量范围内的 mAh 额定值相对接近。

中低功率应用中的锂离子电池(例如数小时的总放电时间)具有 4.2 V o/c 的 Vout 完全充电,并且在小电流或典型电流下完全放电的电压为 3V。
Vmean 是 3.6V。
如果您以 10W 的恒定功率放电,则
在 4.2VI = P/V ~= 2.4A 和
3V I = P/V = 10/ 3 = 3.33 A时放电。
即 2.5:3.3 ~= 0.75:1 的变化或1.33。

如果使用 mAh 额定值,那么在当前极端情况下,假设 6Ah 电池将给出
t = Ah/I = 6/3.3 或 6/2.5
= 1.8 小时或 2.4 小时,实际上介于两者之间。

同一个电池的额定功率可能为 Wh = Ah x 3.6V = 6 x 3.6 = 21.6 Wh。
运行时间 = Wh/P = 21.6/10 = 2.6 小时。
在这种情况下,实际运行时间可能与上述不完全匹配,但可能接近或高于 2.6 小时的数字。

如果以恒定电流放电,则应用不同的计算。
假设我们在 3.6V 下设置 10W =~ 2.75A
在 4.2 V 下,P = V x I = 4.2 x 2.75 = 11.6 W
在 3V 下,P = 3 x 2.75 = 8.25W
Ah 额定放电寿命为 t = Ah/I = 6/2.75 = 2.18 小时
Wh 额定值给出时间 t = Wh/P_V3.6 = 21.6 / 10 = 2.16 小时。
足够近。
两者都可能不正确。

当您从锂离子(或任何其他)电池中汲取更多电流时,电压会下降。终端电压将取决于充电状态、电流、容量、过去的历史……。在非常高的漏极处电压较低或低得多,选择的终止电压将影响表观 mAh 容量。

和更多

所以 - 来自信誉良好的供应商的锂离子电池 Wh 额定值是在典型应用中的典型使用下获得的近似 Wh。膝上型电脑中的电池的额定值可能(或可能不)不同于例如电源墙、电动汽车或电动工具中的电池。

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NiMH 以 mAh 为单位

更可能是真实的。
NimH 在其容量范围内具有更平坦的放电电压曲线。
通常我们取 Vmin = 1V 甚至更高。
Vavg 在低到中等负载时可能约为 1.2V,随着负载的增加为 l.2 - 1.15V - 在非常重的负载下会降低。

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通常不测量碱性物质

很大程度上是真的。
可从知名制造商处获得包含大量或极其广泛信息的数据表。那些知道他们需求的细节并希望为应用程序设计的人通常会得到很好的服务。
那些希望装上一套新电池的人会被转交给营销部门。

如今,顶级 AA 碱性电池与顶级 NimH AA 电池的 mAh 相当。
实际容量可能很大程度上取决于应用和条件。无/低/中/高电流,脉冲与间歇与连续负载以及更多改变结果。

如果您是最终用户并且想要性能良好的电池,那么“持久”和“最持久”的重要性不如品牌名称。mAh 或 Wh 额定值可以作为指导,但对大多数用户来说并不比品牌名称更好。

对于持续时间最长的顶级能量 AA 电池,Eveready 锂原电池目前似乎是“它”。其他知名品牌的产品也不甘落后它们在放电范围内具有比碱性电池更高的有用电压的非常平坦的放电曲线。

我个人从不购买顶级品牌的碱性电池,因为我发现“值得信赖”* 批量销售的重新命名的碱性电池每美元提供更好的能量容量。

  • 值得信赖的:
    通常由较大的连锁店或主要商店出售。
    重量必须 >= 20 克。23g更好。再多再好。

“新”碱性 Vo/c:

1.65V+ 新新。
1.6 - 1.65 V - 0-6 个月。自制造以来可能 1 年。
1.55 - 1.6V - 12 -24 个月大。也许更多。
低于 1.55V - 不是碱性的或非常旧的。

并非所有负载都是恒定功率或恒定电阻或恒定电流或任何其他类别的恒定电流,因为电压下降 20%,所有电池中的双层效应以及双 C(法拉)和 ESR(毫欧)产品都会影响高排水容量减少更多。

挤出最后 10% 的 SoC 可能会导致初始电压下降 30%,这对于恒定功率负载会导致电流增加 >30%。

没有完美的度量标准,但有许多恒定的 R、P、I 图表有助于预测容量。

比单次使用容量更重要的可能是寿命容量,正如 Battery University 报告的那样,可以通过将使用量减少 50% 到 90% 之间的范围,将充电周期与使用 0% 到 100% 充电状态相比,可以显着延长 10 倍的充电周期。

从更广泛的角度比较所有电池

锂的库仑效率比 NiMH 高得多,但 mWh 作为能量单位更有用。

锂的额定电压下降通常为 20% 3.8 至 3.0 NiMH 通常额定电压下降 30% 为 1.3 至 0.9V,但在大串中仅为 20% 以防止反向 V。所以类似。

碱性电池确实具有非常好的 mAh 额定值,只是没有在亚马逊上向消费者宣传。在亚马逊、eBay 等网站上购物,不要指望能找到任何像样的工程规格。在这些购物渠道上。买家当心。访问 OEM 网站。

https://www.duracell.com/en-us/techlibrary/product-technical-data-sheets
http://data.energyr.com/pdfs/e91.pdf <= ~ 5Wh @ 25mA 对于 AA 从 1.5 到 0.9 V 或 40% V 下降。

碱性电池容量过大依赖于负载,对于普通消费者来说太复杂了,而且品牌之间的差异很小。原电池(不可充电)AA 锂电池容量更稳定,但面向同一市场。

镍氢电池的容量实际上在负载下相当稳定。容量、自放电和循环寿命(和价格)之间存在权衡,因此即使容量较差,通常也会推荐循环寿命长的低自放电电池。具有内置降压转换器的锂离子电池在整个放电期间保持在 1.5V 左右,因此与标称 1.2V 的镍氢电池相比,以 1.5V 为单位的 mAh 额定值看起来不受欢迎,它们内部的锂电池更小,因为转换器需要一些空间,因此它们的 Wh 容量低于相同尺寸的 14500 锂离子电池。近期此类电池产能的增加主要是中国电池公司生产工艺改进的产物,因为大型西方锂离子电池公司对小型电池格式不太感兴趣。

您可以在lygte-info找到多种类型电池的测试结果,AA/AAA 比较器可以找到 AA 的结果

对于宜家 23050 AA(碱性),在不同负载下测得的近似容量和能量为:

  • 0.01A:3.1Ah -
  • 0.1A:2.6Ah 3.2Wh
  • 0.2A:2.05Ah 2.5Wh
  • 0.5A:1.25Ah 1.45Wh
  • 1.0A:1.0Ah 1.1Wh
  • 2.0A:0.85Ah 0.85Wh

不可充电 Energizer “Ultimate” AA 锂电池(2019 年):

  • 0.1A:3.6Ah 5.25Wh
  • 2.0A:2.9Ah 3.3Wh

1900mAh Eneloop(低自放电 NiMH):

  • 0.1A:1.9Ah 2.45Wh
  • 2.0A:1.8Ah 2.15Wh

2700mAh Powerex(低自放电 NiMH,但程度低于 Eneloops):

  • 0.1A:2.55Ah 3.25Wh
  • 2.0A:2.4Ah 2.75Wh

3000mWh Kentli(锂离子电池,内置降压转换器至 1.5V):

  • 0.1A:2.0Ah 3.0Wh
  • 2.0A:1.5AH 2.25Wh

为了比较3.7V 1000mAh Keeppowers 14500(锂离子):

  • 0.1A:0.98Ah 3.6Wh
  • 2.0A:0.9Ah 3.1Wh