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为什么电池容量一般用安时(Ah)作为单位,不用瓦时(Wh)?

qiguaw 2024-10-09 14:59:14 资源文章 92 ℃ 0 评论

锂电池是我们日常生活和工作中常用的电池之一,它具有轻便、高能量密度等优点。在使用锂电池时,我们经常会遇到两个单位:安时(Ah)和瓦时(Wh)。这两个单位之间的区别在于电压的不同。

首先解释一下这两个单位的含义。Ah是安时,表示电池的容量大小,即电池可以提供的电量。而Wh是瓦时,表示电池存储的能量,即电池所含的总能量。这两个单位之间的差异在于电压的影响,因为电量与电压成正比,能量与电压无关。


在日常生活中,我们通常使用千瓦时(kWh)作为家庭用电量的计量单位。而Ah这个单位更多地适用于电路设计人员。在直流电路中,我们通常以电流而不是功率计算负载。例如,当我们使用一个LDO将电池的供电电压降低到1.5伏特以供逻辑芯片使用时,我们计算的是芯片耗电量的安培数,因为LDO的输入电流和输出电流相差不多,与输入电压变化无关。在这种情况下,如果我们知道电路的平均耗电量是10毫安,而电池的容量是3000毫安时,那么我们就可以轻松地算出续航时间为300小时。

另一方面,如果某个系统的瞬时电流特别大,需要考虑电池的放电电流是否能够支持。电池的放电电流与容量的标称值有关。通常使用一个标度因子C来表示,C表示放电电流与标称容量的倍数关系。例如,一个容量为3000毫安时的电池,其最大电流为5C,则其实际最大输出电流为15000毫安。


所以,为什么在一些场景下Ah也可以用于消费者展示呢?前面已经提到过的是,Ah和Wh之间的区别在于电压。如果某一类产品使用的电压几乎相同,那么就可以省略单位转换。例如手机电池,你可以看到它们的标称电压是否都在3.6V~3.8V范围内?既然电压相近,各个品牌都可以使用Ah来标注容量,这样就不会出现问题。

但是,并非所有场景都适合使用Ah来标注容量。根据前面的分析,只有当同类型产品的电压几乎相等时,才能使用Ah进行比较,否则用户无法判断哪个电池更大。

举个例子,2015款苹果MacBook Air 13和2019款苹果MacBook Pro 15的电池。可以看到,它们的标称电压分别是7.6V和11.4V,容量分别是54.4Wh或7150mAh以及83.6Wh或7336mAh。显然,用Ah作比较似乎容量差不多(前者7150mAh,后者7336mAh)。但如果用Wh来比较,后者是前者的1.5倍(前者54.4Wh,后者83.6Wh),这是因为后者的标称电压是前者的1.5倍。

所以,结论是:当某一类产品的标称电压几乎相同时,电池容量既可以用Ah也可以用Wh来标注,但厂家倾向于使用Ah。而当某一类产品的标称电压不相等时,电池容量必须使用Wh来标注,否则竞品之间无法进行比较。

最后,补充一点关于锂电池组成的知识。我们常说的锂电池实际上是指"锂离子电池",根据正极材料的不同,锂电池分为两类:金属氧化物锂电池和磷酸铁锂电池。这两类电池的区别在于其标称电压不同。钴酸锂电池的标称电压一般为3.7V左右,充满电的电压一般为4.2V左右;而磷酸铁锂电池的标称电压约为3.2V,充满电的电压约为3.6V。

把多节锂电池组合起来,就形成了锂电池组。如果将两个电池串联起来,就是2S1P(两串一并)电池组,此时电压加倍,但电量(以Ah计算)保持不变;如果将两个电池并联起来,就是1S2P(一串两并)电池组,此时电压不变,但电量加倍。

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