芯耀
2043
本文將帶您全面認(rèn)識(shí)無人機(jī)鋰電池，包括其定義、類型特點(diǎn)，在無人機(jī)上的優(yōu)勢(shì)，電池整體參數(shù)、連接方式、電池組結(jié)構(gòu)。
什么是鋰電池
鋰電池是一類以鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料，使用非水電解質(zhì)溶液的電池。它憑借獨(dú)特的化學(xué)性質(zhì)，在能量存儲(chǔ)和釋放方面表現(xiàn)出色，成為現(xiàn)代便攜式電子設(shè)備和電動(dòng)交通工具等領(lǐng)域的主流電源之一。
鋰電池充放電
鋰電池的類型
正極材料多樣，如鈷酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰等，不同正極材料決定了電池的性能特點(diǎn)。例如，鈷酸鋰電池能量密度較高，適合對(duì)能量要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景；磷酸鐵鋰電池安全性較好，循環(huán)壽命長(zhǎng)，常用于對(duì)安全性要求嚴(yán)格的場(chǎng)合。外殼通常為金屬材質(zhì)，具有較好的密封性和抗壓性，能有效保護(hù)內(nèi)部電芯。
正極材料與鋰離子電池有部分重疊，但它的電解質(zhì)為固態(tài)或膠態(tài)聚合物，具有更高的形狀靈活性。外殼多采用鋁塑膜包裝，質(zhì)地柔軟，可根據(jù)設(shè)備空間定制形狀，能更好地適應(yīng)無人機(jī)狹小的內(nèi)部空間，并且在相同容量下，鋰聚合物電池通常比鋰離子電池更輕。
為什么選擇鋰電池用于無人機(jī)
高能量密度
相比傳統(tǒng)電池，鋰電池能夠在較小的體積和重量下存儲(chǔ)更多的能量。這使得無人機(jī)能夠在空中停留更長(zhǎng)時(shí)間，完成更多任務(wù)，例如在航拍中可以覆蓋更廣闊的區(qū)域，在農(nóng)業(yè)植保中可以對(duì)更大面積的農(nóng)田進(jìn)行作業(yè)。
高能量密度
輕量化設(shè)計(jì)
無人機(jī)對(duì)重量極為敏感，過重的電池會(huì)影響其飛行性能和續(xù)航能力。鋰電池的輕量化特點(diǎn)，有助于降低無人機(jī)整體重量，提高飛行效率和機(jī)動(dòng)性。例如，在競(jìng)速無人機(jī)中，較輕的電池可以讓無人機(jī)實(shí)現(xiàn)更快的速度和更靈活的操控。
長(zhǎng)壽命
正常使用和維護(hù)條件下，鋰電池可以經(jīng)歷數(shù)百次甚至上千次的充放電循環(huán)，仍能保持較好的性能。這對(duì)于無人機(jī)頻繁使用的場(chǎng)景來說非常重要，減少了電池更換頻率，降低了使用成本。
快速充電能力
部分鋰電池支持較高的充電倍率，能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成充電。這對(duì)于無人機(jī)作業(yè)效率的提升至關(guān)重要，例如在物流配送中，快速充電可以讓無人機(jī)盡快投入下一次配送任務(wù)。
參數(shù)
容量（mAh）
容量表示電池能夠存儲(chǔ)的電荷量，它表示在理論上，如果以恒定電流放電，電池可以持續(xù)提供1mA的電流多少小時(shí)。也就是說容量越大，理論上無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間越長(zhǎng)。例如，一塊 5000mAh 的電池在相同放電條件下，續(xù)航時(shí)間會(huì)比 3000mAh 的電池更長(zhǎng)。但實(shí)際續(xù)航時(shí)間還受無人機(jī)功耗等因素影響。
電壓（V）
鋰電池單節(jié)標(biāo)稱電壓一般為 3.7V 或 3.8V，實(shí)際使用中電壓會(huì)在一定范圍內(nèi)波動(dòng)。電池組的電壓由串聯(lián)的電池節(jié)數(shù)決定，如 3S 電池組電壓為 3×3.7V = 11.1V（標(biāo)稱值）。不同電壓的電池適用于不同類型的無人機(jī)，一般來說，電壓越高，電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，動(dòng)力越強(qiáng)。
放電倍率與充電倍率（C）
放電倍率是指電池在放電時(shí)的電流大小與電池容量的比例關(guān)系，通常用來描述電池能夠以多快的速度釋放其儲(chǔ)存的能量。充電倍率就是充電時(shí)的電流大小與電池容量的比例關(guān)系。
例如 20C 放電倍率的 3000mAh 電池，最大放電電流為 3000mAh×20 = 60A 這意味著這種電池理論上能夠支持的最大瞬間放電電流能達(dá)到60A，持續(xù)以最大放電倍率放電可能受到電池溫度、內(nèi)部電阻等因素的影響，通常制造商還會(huì)給出一個(gè)更安全或推薦的連續(xù)放電倍率來保證電池的安全和壽命。
高放電倍率的電池能夠滿足無人機(jī)在起飛、爬升、高速飛行等大負(fù)載情況下對(duì)電流的需求，確保無人機(jī)動(dòng)力充足，飛行穩(wěn)定。通常持續(xù)的放電特性時(shí)非線性的，這意味著在不同的放電條件下，電池的行為會(huì)有所不同。
鋰電池放電曲線
尺寸與重量
尺寸需要與無人機(jī)的電池倉相匹配，過大或過小都無法正常安裝。重量直接影響無人機(jī)的載重和飛行性能，在選擇電池時(shí)需要綜合考慮無人機(jī)的設(shè)計(jì)和使用要求。
連接方式
串聯(lián)（S）與并聯(lián)（P）的區(qū)別
串聯(lián)是將電池的正極與負(fù)極依次連接，串聯(lián)后電池組的電壓等于各節(jié)電池電壓之和，容量不變。例如，兩節(jié) 3.7V、2000mAh 的電池串聯(lián)后，電壓變?yōu)?7.4V，容量仍為 2000mAh。串聯(lián)可以提高電池組的電壓，滿足無人機(jī)對(duì)高電壓的需求。
并聯(lián)是將電池的正極與正極、負(fù)極與負(fù)極連接，并聯(lián)后電池組的容量等于各節(jié)電池容量之和，電壓不變。如兩節(jié) 3.7V、2000mAh 的電池并聯(lián)后，容量變?yōu)?4000mAh，電壓還是 3.7V。并聯(lián)主要用于增加電池組的容量，延長(zhǎng)無人機(jī)續(xù)航時(shí)間。
串聯(lián)與并聯(lián)
常見配置（如 3S、4S 等）
3S 電池組在小型消費(fèi)級(jí)無人機(jī)中較為常見，其電壓適中，能滿足一般飛行需求，同時(shí)在重量和能量密度方面取得較好平衡。對(duì)于室內(nèi)小型航拍無人機(jī)，3S 電池足以提供足夠的動(dòng)力支持其在有限空間內(nèi)靈活飛行，同時(shí)保持較輕的重量，便于操控。
4S 及以上電池組通常用于專業(yè)級(jí)或大型無人機(jī)，更高的電壓可以提供更強(qiáng)的動(dòng)力，適用于載重較大、飛行要求較高的任務(wù)，如農(nóng)業(yè)植保無人機(jī)搭載農(nóng)藥噴灑設(shè)備時(shí)需要更強(qiáng)的動(dòng)力來維持飛行和作業(yè)。而在戶外長(zhǎng)距離測(cè)繪無人機(jī)中，4S 或 6S 電池配置可能更合適，它們能夠提供更高的電壓和能量，保證無人機(jī)在長(zhǎng)距離飛行和復(fù)雜地形測(cè)繪任務(wù)中的穩(wěn)定性和續(xù)航能力。
電池組結(jié)構(gòu)
電池組
多節(jié)電池通過焊接或連接器連接在一起，并安裝在一個(gè)外殼內(nèi)，同時(shí)配備必要的電路保護(hù)元件和連接線路。在組裝過程中，要確保電池連接牢固、正負(fù)極連接正確，以避免短路等問題。
電池組的總電壓和容量計(jì)算
總電壓計(jì)算：如 nS 電池組，總電壓 = n× 單節(jié)電池標(biāo)稱電壓。例如 5S 電池組，總電壓 = 5×3.7V = 18.5V（標(biāo)稱值）。
總?cè)萘坑?jì)算：對(duì)于并聯(lián)的電池組，總?cè)萘?= 并聯(lián)電池節(jié)數(shù) × 單節(jié)電池容量。如 4 節(jié) 2000mAh 電池并聯(lián)，總?cè)萘?= 4×2000mAh = 8000mAh。
