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為什么有的電池容量是 mAh,而有的是 Wh?

有態度
2021
05/11
15:17
WHYLAB
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來源:WHYLAB

對電子產品有觀察的小伙伴會發現,有的產品用 mAh 來標注電池的大小,而有的產品會以 Wh,甚至是 kWh 來表示電池的大小 —— 同樣都是儲電和放電的器件,為什么會有兩種不同的方式來反映「容量」?

其實,mAh 也就是「毫安時」,指的是「電池容量」沒錯,但 Wh,也就是「瓦時」并不是指「電池容量」,而是指「電池能量」,也可以寫作 Whr。

▲ 鋰離子電池充電過程

(鋰離子由正極往負極遷移)

「電池能量」和「電池容量」之間是有相關性的,我們知道「功率」等于「電流」與「電壓」的乘積(公式:P = I × U;單位:W = A × V),而「電池容量」實際就是充放電時反映一定時間內通過的電流量,而「電池能量」反映的是一定時間內的能量,它不僅需要看單位時間內通過的電量,還需要看電壓,所以「電池容量」只要乘以電池的額定電壓就能得到「電池能量」。

移動電源在過飛機安檢時,安檢員一般是看 Wh 電池能量,因此一般移動電源不僅會標出容量 mAh,也會標出能量 Wh,若沒有只需要直接乘以額定電壓就能得到 —— 根據民航局的相關規定,移動電源額定能量小于 100Wh 都是可以被帶上飛機的。

一些細心的小伙伴能發現,mAh 一般在手機、播放器、無線耳機、移動電源等較小體型的產品使用;而一些較大的產品,例如筆記本電腦,甚至更大的電動汽車電池包等,一般用 Wh 來反映電池大小,這又是為什么呢?為什么不統一單位來表示呢?哪種表示方式更準確呢?

通過定義可以知道,其實 Wh 電池能量的表示方式理論上是更加準確、更全面的,手機等小型電子設備一般使用 mAh 其實只是習慣問題,它們一般是單電芯,有額定電壓(但實際充放電時電壓會有所浮動),一般鋰電池額定電壓為 3.7V,因此用它來表示這類電子產品電池的大小基本沒有太大問題。

但并不是所有電子產品都只用一顆電芯的,我們知道,理想狀態下,在相同電芯串聯的時候會增加電壓,能增大「電池能量 Wh」,但「電池容量 mAh / Ah」理論上還是單顆電芯的值;而相同電芯并聯時,理論上電壓雖然并不增大,但電流增大,以增加「電池容量 mAh / Ah」,同時也增大了「電池能量 Wh」—— 這樣的話,只使用 mAh / Ah 來反映多電芯的電池組的大小就行不通了,需要用更加嚴謹的 Wh 來表示。

例如電動汽車的電池包,基本上都是以多個電芯的并聯 + 串聯的形式來提升電量的,主流的電動汽車電池包能量能達到 40 ~ 50kWh,一些密度更高的電池包能達到 70kWh,甚至是 100kWh(1kWh = 1000Wh);它們既能輸出大電流,也能輸出高電壓,如果只以電流相關的單位(mAh)來評判電池大小,對它們來說實在不公平。

而市面上一些雙電芯手機,一般是采用串聯的方式來增大電壓,實現快充的,用電時又改回并聯,因此在電量標注時,依然還是會以兩顆電芯「電池容量 mAh」之和來表示電池大小。

所以一句話總結,理論上 Wh 更準確反映電池的大小,但手機等小型電子設備往往采用電壓額定的單電芯電池,習慣上約定俗成用 mAh 來表示電池大小,也是沒太大問題的。

THE END
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