锂聚合物电池放电曲线和安全工作极限

A 电池放电曲线 显示电池释放能量时电压如何下降。该曲线可帮助用户发现任何锂聚合物电池的安全极限。设备，如 无人机、遥控装备、可穿戴设备和机器人技术 依靠锂电池放电曲线来避免不安全的电压下降。许多工程师和业余爱好者都会检查锂离子聚合物电池的性能，以防止起火或损坏。选择正确的锂电池规格并了解放电曲线可以保护电池和设备。

• 安全使用锂聚合物电池意味着要知道电池能提供多大的电流。
• 每块锂离子聚合物电池在使用过程中都需要仔细监测，以避免过热。
• 正确理解锂电池放电有助于用户获得最佳性能和最长的电池寿命。

锂电池放电基础知识

什么是锂电池放电曲线

锂电池放电曲线显示了锂电池释放能量时电压的变化情况。该曲线可帮助用户了解电池在使用过程中的剩余容量。该曲线从充电后的高电压开始，随着电池放电而下降。工程师和业余爱好者使用锂电池放电曲线来管理电池的健康状况和性能。该曲线还有助于防止过度放电，因为过度放电会损坏电池。锂电池充电曲线在充电过程中跟踪电压，而放电曲线则不同，它侧重于能量输出。锂电池放电曲线可以清楚地显示电池在负载情况下的表现，帮助用户设定安全限制。

典型曲线形状和电压范围

锂电池的放电曲线与镍氢等其他化学物质不同。锂电池显示出 电压平稳 放电周期的大部分时间。相比之下，镍氢电池的电压曲线呈斜坡状，电压下降较快。锂电池的电压通常从充满电时的 4.2V 到没电时的 3.0V 左右。大多数用户将电压保持在 每个电池 3.2V 和 4.2V 以保护电池容量。放电低于 3.2V 会造成永久性损坏。充电超过 4.2V 会增加起火风险。锂电池充电曲线和放电曲线可帮助用户跟踪安全操作极限。

小贴士 储存锂电池时，保持每节电池电压在 3.8V 左右，有助于保持电池容量和健康。

排放的平整度和稳定性

"(《世界人权宣言》) 锂电池放电曲线的平坦度 这意味着锂电池在大部分周期内都能提供稳定的电量。这种稳定性支持设备性能的一致性。无人机和遥控车等设备就受益于这种平缓的曲线，因为它们能获得可靠的电压，直到电池接近耗尽。锂电池充电曲线上升很快，但放电曲线保持平缓，显示出稳定的容量输出。这种平坦的放电曲线也意味着锂电池的能量容量可以保持更长时间。用户可以相信电池提供的电量不会突然下降，从而更容易计划使用和避免过度放电。锂电池的放电特性使其在高性能应用中大受欢迎。

锂电池放电曲线的关键因素

电压和容量

锂电池放电曲线显示了电池释放能量时电压的变化情况。在这条曲线上 电压显示在纵轴上，而容量位于横轴上。大多数情况下，电压在放电过程中保持稳定，这意味着电池能提供稳定的电量。曲线的平坦部分有助于用户 估算剩余容量 电池的电压。当电池接近耗尽时，电压会迅速下降。这种急剧下降表明电池容量所剩无几。充电状态（SOC）显示剩余容量的多少，而放电深度（DOD）则显示电池消耗了多少能量。电压和容量之间的关系并非完全直线。电压可以很好地说明剩余容量，但负载、温度和电池状态等因素会改变曲线。用户通常通过比较测量电压的最大值和最小值来估算容量，但这种方法只是一种近似值。锂电池放电曲线可帮助用户避免过度放电，并计划何时充电。

C 速率和放电电流

放电率曲线取决于 C 率，C 率衡量电池放电的速度与其总容量的比率。例如 1Ah 电池以 1C 放电，一小时放出 1A 电流.在 2C 温度下，它能在 30 分钟内提供 2A。 更高的 C 速率会让电池工作得更 费力从而导致更多的内部损耗和热量。这会降低可用容量，使放电曲线更加陡峭。较低的 C 率可让电池提供更多能量，使放电曲线更平缓，延长电池寿命。 高 C 率电池可快速提供电力适合无人驾驶赛车或电动汽车。对于需要长时间稳定供电的设备来说，低 C 率电池效果更好。锂电池放电曲线随不同的 C 率而变化，显示了电池对各种负载的响应。 放电电流越大，电池内阻越大从而将更多能量转化为热量。这种热量会缩短放电时间，降低电池性能。锂电池的放电特性取决于 C 率和放电电流。

小贴士 为设备选择合适的 C 速率有助于保护电池容量，确保安全运行。

温度影响

温度对锂电池的放电曲线有很大影响。低温会降低电池容量，缩短使用时间。电池升温后，这种影响就会消失。充电和放电应在安全温度范围内进行。 最佳充电温度为 5°C 至 45°C放电时，温度应保持在 45°C 以下。在低温条件下，电池的内阻会上升，化学反应也会减慢。这会导致放电曲线发生变化，可用容量减少，电压下降加快。高温会导致电池膨胀、泄漏，甚至起火。电池的性能和安全取决于将温度控制在建议的范围内。有些充电器带有传感器，可在电池过热或过冷时停止充电或放电。锂电池的放电曲线会随着温度的变化而变化，因此用户在使用过程中必须注意电池容量和电压的变化。

• 在安全温度范围之外运行的风险：
  • 容量损耗更快，电池寿命更短
  • 内阻较大，放电性能较差
  • 膨胀、变形或火灾风险
  • 电解质分解和永久性损伤
  • 低温下导电性降低

请注意： 电池存放温度始终保持在 15°C 至 25°C （59°F 至 77°F）之间。 并避免在极热或极冷的环境下充电或放电。

截止电压和过放电

锂电池的放电曲线在截止电压处结束，该电压可防止电池过度放电。大多数锂电池的截止电压约为 每个电池 3.0V.某些大电流设备可能会将截止电压设置得更低，但每个电池低于 2.5V 是不安全的。低于截止电压放电会造成永久性损坏。电池的内阻会迅速上升，导致充电时发热，并有起火的危险。过度放电还会降低电池的最大容量，缩短其使用寿命。锂电池充电曲线和放电曲线可帮助用户设定充电和放电周期的安全限制。平衡电池组中的电芯，使每个电芯保持在截止电压以上，防止损坏。预留少量容量有助于避免压力，并允许自放电而不会造成损害。

• 截止电压的行业标准：
  • 每个电池 3.0V 是防止过放电的常用截止电压
  • 每个电池的放电电压不得低于 2.5V
  • 保持电池在 0.01-0.03V 范围内平衡
  • 储存约 5% 后备容量的电池

对低于截止电压的锂电池过度放电会造成永久性内部损坏.充电过程中电池可能会发热，从而增加起火的危险。即使电池可以缓慢充电，也永远无法恢复到完全健康状态。用户应始终监控放电过程中的电压，并采用安全的充电方法来保护电池。

负载和性能

高 C 率负载与低 C 率负载

不同的负载条件会改变锂电池在放电过程中的性能。高 C 率负载（如赛车无人机或电动汽车中的负载）会导致电池 电压迅速下降.这种电压骤降会导致低电压过早截止，降低可用容量。高 C 率负载的一些重要影响包括

• 电池电压会降至比预期低得多的水平，有时会 每个电池低于 3.5V.
• "(《世界人权宣言》) 排放曲线变得更陡峭电压高原缩短。
• 电池温度升高，内阻增大。
• 可用容量缩小，使电池看起来比额定值小。
• 质量差的电池会出现更多电压骤降，性能下降得更快。

低 C 率负载 对电池造成的压力更小。电压更稳定，放电曲线更平缓。这意味着电池可提供更多可用容量和更好的性能。使用低 C 率负载的设备（如可穿戴设备或传感器）可受益于更长的运行时间和更低的发热量。

提示：为设备选择合适 C 率的锂电池有助于保持性能和延长电池寿命。

温度和自放电

温度会影响锂电池的放电率和自放电率。高温会加速电池内部的化学反应，导致电池即使在不使用时也会更快地失去电量。 温度每升高 10°C在这种情况下，自放电率几乎会增加一倍。低温也会增加自放电，不过没有高温那么严重。将电池存放在 25°C 左右的干燥环境中有助于降低容量损失。

让锂电池保持部分充电状态并处于阴凉条件下，可减少自放电，有助于保持电池容量。

电池寿命和循环寿命

作为脂质体 电池寿命因此，电池的性能和容量都会下降。放电曲线在循环的大部分时间内保持平缓，但随着电池的老化，电压在接近循环结束时会急剧下降。造成这种变化的因素有几个：

• 电极材料分解，SEI 层变厚。
• 内部电阻上升，放电时电压下降更快。
• 深度放电和高负载会加速老化并降低可用容量。
• 微裂缝和化学变化会捕获锂离子，从而降低总容量。

大多数锂电池的寿命大约为 300 至 500 次完全充放电循环.之后，它们通常会保持约 80% 的原始容量。轻柔使用电池、避免深度放电并保持电池冷却可延长电池寿命。电池的性能会随着时间的推移而下降，因此用户应注意电池的运行时间会缩短，低电压警告会更频繁。

锂聚合物电池的安全限值

建议的电压截止值

设置正确的截止电压可保护锂聚合物电池免受损坏并延长其使用寿命。大多数锂聚合物电池的规格都建议，当负载下每节电池的电压降至约 3.0V 时停止放电。但是，静态电压应保持在 3.3V 至 3.6V 以延长使用寿命。许多用户发现，3.7V 左右的软截止电压和接近 3.5V 静态电压的硬截止电压效果很好。静态电压低于 3.3V 会增加电池失衡和永久损坏的风险。低电压报警或切断通常设置在每个电池 3.3V 和 3.0V 之间，有助于防止过度放电。这些警报会提醒用户或切断电源以避免伤害。在静止电压为 3.6V 时停止放电，可平衡可用容量和循环寿命。最佳的截止电压取决于用户希望延长电池寿命还是延长最大运行时间。

• 每个电池的负载电压可降至 3.0V，但静态电压应保持在 3.3V 以上。
• 软截止：~3.7V 静态；硬截止：静态 ~3.5V
• 避免低于 3.3V 静态电压，以获得最佳循环寿命。
• 每个电池的低电压警报或 LVC 设置在 3.3V 和 3.0V 之间.

提示：设置较高的截止电压可延长锂聚合物电池的循环寿命，而较低的截止电压可延长运行时间，但会缩短电池寿命。

最大排放率

每块锂聚合物电池都有一个 最大放电率如其锂电池规格所示。放电速率曲线显示电池可安全提供的电流。超过此放电率会造成永久性损坏，甚至起火。制造商会列出连续放电率和突发放电率。连续放电率显示的是长时间的安全电流，而突发放电率允许短时间的大功率放电。

超过任何电池的额定 C 率放电 会损坏锂聚合物电池组中最弱的电池。混合使用不同放电率的电池不会提高安全限制。在负载情况下，每个电池低于 3V 的过度放电会损坏电池。 永久性内部损伤 这种情况可能不明显，但会导致性能低下和起火危险，尤其是在充电期间。请务必遵守锂电池的放电规格，切勿超过列出的放电率。

注意：充电或使用膨胀、损坏或气球状的锂聚合物电池可能会引起火灾。使用前务必检查电池。

安全温度范围

温度会影响锂聚合物电池的性能和安全性。充电的最佳时间是 华氏 41 度（摄氏 5 度）和华氏 113 度（摄氏 45 度）.在冰点以下充电会导致锂镀层，造成永久性损坏。在 0°C (32°F) 和 60°C (140°F) 之间放电是安全的。充电前电池应冷却至室温。操作温度不应超过 71°C (160°F)。

超出这些范围的操作会造成问题。高温会加速化学反应，导致 肿胀、隆起和能力丧失.极端高温会引发热失控，造成严重的安全隐患。低温会使电解液变稠，降低导电性。这两种极端情况都会造成不可逆转的损坏，缩短电池寿命。将锂聚合物电池存放在 15°C (59°F) 到 25°C (77°F) 之间有助于保持电池健康。

提示：使用隔热箱或温控环境来保护锂聚合物电池免受极端温度的影响。

监测和维护

适当的监控和维护可提高电池的安全性和性能。许多现代充电器和电池管理系统（BMS）可实时跟踪电压、电流和温度。像 ToolkitRC M7AC 和 Turnigy Accucell C150 包括温度传感器和冷却风扇。有些系统利用人工智能预测温度上升并调整充电。云连接平台可远程监控锂聚合物电池的状态。

• 使用 当任何电池电量低于 3.3-3.5V 时，电压报警器会发出警报.
• 在电调上设置低电压截止，以防止过度放电。
• 使用遥测系统时监控电压。
• 始终平衡充电，以保持电池电压均匀。
• 不使用时，将电池储存在每格 3.7V 至 3.85V 的电压下。
• 在 1C 或更低的温度下放电，以避免过热。
• 使用前后检查电池是否膨胀、泄漏或损坏。
• 使用锂电池安全袋，并在附近放置防火安全设备。

安全提醒：充电或放电时，切勿让锂聚合物电池处于无人看管的状态。始终使用正确的接线和连接器以避免短路。

遵循这些有关电压、放电率、温度和维护的准则，可确保最佳的安全性能，并延长任何锂离子聚合物电池的使用寿命。实时监控和定期检查有助于防止过度放电、过热和其他风险。良好的保养和对锂电池规格的关注可确保设备安全高效地运行。

了解锂聚合物电池的放电曲线有助于用户确保电池的安全和健康。要点包括

• 内部电阻和温度会影响电压降和电池寿命.
• 正确的电池平衡和使用 CC/CV 充电器可防止损坏.
• 监测电压、电流和温度，防止过度充电、过热和深度放电.
• 每个电池的放电电压不得低于 3.0V 或跳过平衡充电.

对于高级技巧，用户可以浏览有关主动平衡系统、安全充电方法和以下方面的指南 推荐使用 HOTA D6 Pro 或 ISDT Q8 Max 等平衡器.遵循这些步骤可延长电池寿命并降低事故风险。

常见问题

如何判断锂电池是否过度放电？

当锂电池的单节电压降至 3.0V 以下时，电池就会出现过度放电的迹象。电池可能会膨胀、失去容量或无法充电。用户应在使用前后用仪表检查电压。

如果锂电池在使用过程中温度过高会发生什么情况？

高温会导致膨胀、泄漏甚至起火。电池可能会更快地失去容量。如果感觉电池发烫，用户应停止使用。充电前一定要让电池冷却。

为什么锂电池需要平衡？

平衡可使每个电池保持相同的电压。这样可以防止一个电池过充或过放。平衡后的电池寿命更长，工作更安全。因此，大多数现代充电器都具有平衡功能。

有人能将充满电的锂电池储存起来吗？

储存充满电的锂聚合物电池会缩短其使用寿命。每个电池的最佳存储电压约为 3.7V 至 3.85V。这有助于保持电池健康，为将来使用做好准备。