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电池容量与放电倍率

电池的安 (Ah) 对应于电荷的量,而瓦特时 (Wh) 则代表能量。如果电压和放电条件不同,即使相同的安值,也会导致获得不同的能量。

相关实验:电池容量与放电倍率 →
电池容量与放电倍率
电池容量与放电倍率实验场景 →

意义与机制

1 安 (Ah) 是 1 安电流在 1 小时内传输的电荷,等于 3600 库仑 (C)。计算能量需要同时知道放电时的电压和电流。

C-率是基于标称容量的相对放电电流。 高电流可能导致内部电压下降以及有效容量的差异。

关系与条件

能量表示为 ∫VI dt,当时间以时间单位输入时,结果为瓦特时(Wh)。当电压变化时,可以使用近似的精确积分,即“额定电压 × Ah”作为替代。

观察到的高速率容量的降低,是一种典型的现象,通过经验进行建模。实际结果会因电池类型、温度、老化以及截止电压而异。

观察实验中需要注意的事物

在高放电率下,可用容量下降,并且内部电压下降。相同Ah值并不保证相同的能量。

开路电压为 3.2 + 状态电荷 V,具有 0.06 Ω 的内部电阻以及经验性的、依赖于速率的容量。 它不预测特定的电池;温度、老化以及保护措施均未包含。 在这些条件下,请勿拆卸、短接、加热或对实际电池进行放电。

关键关系与符号

I = Cnom r · Ceff = Cnom/[1 + 0.08 max(0,r−1)] · E(Wh) = ∫VI dt(h)

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
Ah电荷,表示为电流 × 时间3600 C
Wh能量,表示为功率 × 时间3600 J
C-rate放电速率与额定容量的比值h⁻¹ 基准比例

工作实例

电压随时间变化时,能量从何而来?

整合电压乘以电流随时间变化 · 在高放电率下,可用容量下降,并且内部电压下降幅度增大。 相同的Ah 不保证相同的能量。

常见误解

  • 仅根据电池的Ah值,无法直接比较两个具有不同电压的电池所储存的能量。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 物理学:大学教材,第二卷 (英文版)