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16340 鋰離子充電電池的心得

16340 鋰離子充電電池的心得

本帖最後由 toobadorz 於 2019-2-3 03:49 編輯

感覺這討論區開板一陣子還是非常冷清,讓我再來分享一下……

下面要說的是我為手電筒購買/挑選/使用 16340 鋰離子充電電池的心得。


16340 鋰離子充電電池(以下簡稱 16340 電池),顧名思義的話,就是指它的直徑 16mm(16),高度 34mm(34),外觀是圓柱形的(0)。和主流的鋰離子充電電池一樣,一般 16340 放電平均電壓大約是 3.6 或 3.7V,充滿電約 4.2V,放電截止電壓 2.5~2.8V 不等。有部分 18650 電池的平均電壓有做到 3.85V(充飽 4.35V),但這樣電壓的 16340 電池我不曾買到過。現在市面上也有 16340 尺寸的鋰鐵電池,不過因為這類電池均壓較低,容量也低,在現有手電筒產品表現差強人意,因此不在我這篇文的討論範圍。

16340 電池也叫 RCR123 電池,這原因是因為它和 CR123 電池尺寸相近,但可充電(Rechargeable)。一般 CR123 電池電池電壓比較低,只有 3V 左右,放電均壓其實還更低(放電測試可參考這裡)。不過 CR123 電池雖然是一次性電池,能量密度卻比 16340 更高(~1500mAh),使用年限也長,還能在較低溫環境下運作良好,作為常備電池仍有其價值,像部分單 18650 筒還刻意做到允許用兩顆 CR123 電池串聯供電。不過 CR123 能輸出的功率還是不如鋰離子電池,而且不可充電,不怎麼環保,價格也不便宜,所以如果電器允許較高的電壓範圍的話,不妨考慮使用 16340 作為替代。

目前(2019 年一月) 16340 電池容量大約是 500mAh~700mAh 左右(更高容量的幾乎都是虛標),因為容量低,充電的時候就對充電器更有要求,除了充電電壓需要比較精準,恆流充電(CC)階段充電電流不要太高之外,恆壓充電階段(CV)的截止電流也要足夠低,才能比較正確地充飽電池。一般 3000mAh 以上的 18650 電池少個 50~100mAh 沒充飽也許沒什麼,但這個差異對 16340 容量而言就是一成以上的差距,如果再考慮到手電筒不見得會把電池真正放電到截止電壓,其實這差異還更大。

也因為 16340 和 CR123 大小相近的關係,現在許多可以使用單顆 16340 的小筒,通常也都允許你使用 CR123。但 CR123 是一次性電池,放電電壓又明顯比較低,若要能夠盡量榨乾 CR123 剩餘能量的話,勢必得把工作截止電壓設更低一點,例如 2.0V。但這電壓對 16340 而言就太低了,很明顯地過度放電,會對電池後續容量/壽命/內阻造成傷害。如果你的手電筒最低工作電壓會導致 16340 過放電的話,那就只能選用有保護板的 16340 電池。

現今市面上的 16340 大都不是什麼知名的大廠生產,一致性不好和虛標都很常見,要怎麼挑選是個很大的問題。HKJ 做了不少這類小尺寸電池的放電測試,是個不錯的參考來源。

但 HKJ 測試的電池很多在台灣都買不到,許多新款的 16340 也沒有涵蓋到,這又是個很麻煩的問題。我過去幾個月為了替自己的 16340 小筒找到合用的好電池,陸續買了好幾款,總數近百顆來一一測試。做完測試的感覺是自己花了一堆冤枉錢在這堶情A而主因是廠商和賣家都不肯/不會/不懂提供真實的資訊,其實很讓人火大。現在把結果分享出來,或許能讓有耐心看我這篇文的人省下這種不必要的學費。


首先,先說明我測試/選擇 16340 的方式。


這要先從(我所認知的)目前市面上光效與反光杯/透鏡效率都不錯的 16340 筒最高功率來考慮。(注意:如果你的筒效率比較差,會需要更大的電池電流才能達到相近亮度,不確的話就自己量電流吧,那樣最準)

  • 500 流明左右:如 Fenix LD15R、Olight S1,需要近 2A(~1.7A) 以上放電能力的 16340。
  • 700 流明左右:如 Fenix E16、Fenix E18R,需要 2.5A 以上放電能力的 16340。
  • 900 流明左右:如 Olight S1R,需要 3A 以上放電能力的 16340。
  • 1000 流明以上:如 Olight S1R II,需要 3.5A 以上放電能力的 16340。

也就是說,以現今主流 16340 筒產品的需求來看,2A 或以上放電能力的 16340 是基本的,如果能力不到……那就是(我所認知的)廢物。因為我的 S1R 已經送人,我也沒有買 S1R II,所以我主要測試只做到 2.5A 放電。


那麼,先從有保護板的 16340 開始。


Fenix ARB-L16-700 與 Klarus 16340 700mAh


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(Fenix 電池型號:ARB-L16-700;Klarus 這顆電池上沒有型號)

早期的保護板都是加在電池負極,然後從正極拉一條固定在電池側面的鎳帶連到保護板。這個做法問題至少有二:一是側面的鎳帶增加了電池直徑,有些筒會因此放不進去,或者放進去之後有時會卡住不好拿出來(我遇過不只一次,超鳥的)。二是這樣的加工比較不堅固不耐衝擊,一旦破皮導致鎳帶外露,就有短路的危險。

下面這顆 Keeppower 電池就是舊式的保護板工藝:
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因為上述原因,我後來只考慮正極鋼殼鉚壓的保護板工藝,就像下面 Fenix 電池文宣上說的:

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(Fenix 似乎是最早推出正極保護板 16340 的手電筒品牌,Klarus 緊接在後,之後其他品牌的新電池也漸漸開始採用這類工藝)

Fenix 與 Klarus 最早推出的正極保護板 16340 似乎都是同一個來源,由同一個廠商代工製造,就我自己以前的測試觀察來看,似乎就是德朗能(DLG)的同款正極保護板電池:

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就 HKJ 以前的測試來看,Fenix 與 Klarus 這兩款電池幾乎一樣,2A 放電是它們大致上的極限,但也有 650mAh 以上,1A 放電時的容量更是超過 700mAh,過去曾是手電筒中低亮度長續航的好選擇。我過去的經驗也是如此。為什麼說「過去」呢?因為,我最近新買的這兩款電池(對,我兩個牌子都有新買)都很一致地明顯變差了。有多差呢?變成 1A 放電只有 650mAh 左右,2A 放電則明顯超出了極限,只有 500mAh 上下了。由於是 Fenix 與 Klarus 這兩款電池新批次同時都變成次品,問題很可能出在來源的電池廠換了或是品控不良。但這類品牌電池賣這麼貴,如果不能保證下一次買到的電池性能仍然和上一次相近,那還有什麼理由開這個價?無論 Fenix 與 Klarus 是不是知道自己的新批次電池變差了,都難辭其咎(早就知道→那還繼續賣,把消費者當傻子嗎?毫不知情→你們沒有每一批貨都抽樣檢測嗎?)。



(Fenix ARB-L16-700 新舊批次 2A 放電比較,新批次,包含我買的 Fenix LD15R 裡附的那顆,都比較差)



(Klarus 同款電池和舊 Fenix ARB-L16-700 的 2A 放電比較,Klarus 的一致性更差,我買到的 #3 可謂廢品)

那麼另一個問題來了:德朗能新批次的正極保護板 16340 是不是也變差了呢?坦白說我不知道,不過我前陣子買了德朗能不加保護板的 16340 共幾十顆回來大量測試,發覺也是明顯比以前差了(詳見後文),所以沒興趣再浪費錢買有保護板的那款回來測試。


Fenix ARB-L16-700U 與 Klarus 16340UR70

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我沒買過 Klarus 16340UR70,只買過 Fenix ARB-L16-700U,不過這兩款是相近時間推出的,也似乎是最早出現在市面上的 USB 充電式 16340,有鑑於他們上一顆的電池表現幾乎一樣,似乎是同一個來源,有考慮 Klarus 16340UR70 的人應該也可以參考我的經驗。

當時 Fenix ARB-L16-700U 剛上市不久我就買了幾顆。那時候想著要送朋友一支 16340 小筒,但又覺得送充電器麻煩,正巧出現了這種產品。因為之前對(當時還是舊批次的)ARB-L16-700 的印象很好,以為這顆 "U" 版本就是同一款電芯加上 USB 充電功能而已,孰料並非如此。買回來初步測試發現,1A 放電只有 600mAh 左右,在手電筒上中低亮度比起 ARB-L16-700 續航也少了至少 20%。當時我還很生氣地寫信給 Fenix 客服,他們(出乎意料地)也真的拿了兩款電池去做了 0.2C = 0.14A 低電流放電測試,結果 ARB-L16-700U 容量有達到 630mAh(即:標稱的 90%)以上,所以認為是達標的,而(當時還是舊批次的)ARB-L16-700 則是有 750mAh 以上,的確多了 20% 以上容量。既然他們都很有誠意地做了這些實驗,我也沒話說,想想就不計較了。



但這樣表現不佳的電池我也送不出手,所以當時充滿電之後就封存起來了,直到半年多後想起,就再度拿出來充滿電,重新做一次 1A 放電測試。這次結果出乎意料,這幾顆電池容量已經連 200mAh 都不到,變成了廢品中的廢品……這表示這款電池很可能充飽電後不耐久放。雖然電池維持著高電壓長時間會導致容量衰退,但我幾百顆電池裡面還是第一次遇到這麼誇張的狀況。考慮到這顆電池我比較有可能的使用方式(充滿電放在手電筒裡隨身攜帶,定期再 USB 補電維持高電壓),我只能以後避免購買這款產品。


Fenix ARB-L16-700UP 與 Klarus 16GT-70UR

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這兩款是前陣子推出的 USB 充電電池,標榜高放電(Fenix ARB-L16-700UP: 2.5A / Klarus 16GT-70UR: 3A)。

我兩款都實際買來做了測試。ARB-L16-700UP 買了兩次,第一買了三顆(#1~#3),第二次買了六顆(#4~#9)。Klarus 16GT-70UR 只買了一次,五顆。







ARB-L16-700UP 第一次買到的三顆一致性不太好,裡面有一顆(#1)明顯比較差,算是不及格的廢品,另兩顆還算不錯。後續買到的六顆就很一致,且表現很好,是目前我買到過正極保護 16340 中放電能力最強的,而且容量在 2.5A 放電時仍有 680mAh,非常好。我有在後買到的六顆裡選一顆做了 3A 放電,效果也不錯,容量仍然是 680mAh 左右,當然電壓更低一些。但是第一次買到的三顆的不一致性仍然讓我有點擔心……這顆電池很貴,買到廢品完全是不應該也不能接受。

(Olight 為 S1R 與 S1R II 訂製的 550mAh 16340 似乎放電能力更強,但我沒有也不打算買來測試,因為他們做成尖頭那一側同時有正負極,一不小心就有短路風險,也不適合其他手電筒使用)



(這顆電池的 USB 充電曲線,充電電流與截止電流都很恰當,大約 2.5 小時可充滿,充滿後電壓大約在 4.17V ~ 4.22V 範圍,每顆電池略有些差異)







Klarus 16GT-70UR 就很糟糕,完全和標稱的不符,看起來只是顆最大放電能力 1.5A 左右的一般貨色,連 2A 都很勉強,虛標吹成這樣也是很厲害了,呵呵。(Manker E04 內附的一樣有 USB 充電,標稱 650mAh 的 16340 電池表現還明顯勝出呢)

其他品牌也有推出正極保護的 16340,外觀與工藝(代工廠)看起來都和上面的幾乎一樣,但只有 Fenix 與 Klarus 的款式最多,產品線最為完整,所以我只買了他們的產品來做比較與測試。如果有人有測過其他品牌款式,歡迎分享結果。


再來是沒有保護板的 16340。


沒有保護板的 16340 市面上有很多,包裝亂七八糟,我只試了其中幾款我覺得有可能表現不錯的。


DLG ICR16340 650mAh 與 Soshine 16340 700mAh
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DLG 這款就是德朗能用藍皮熱縮膜工業包裝的 16340 電池,優點是比上面那些保護板電池便宜的多,所以我和兩個不同賣家(天貓官方旗艦店與淘寶某手電筒賣家)各買了十餘顆回來做測試。





據天貓上的買家評論以及手電筒賣家所說,DLG 這顆電池以前的批次容量普遍超出 700mAh,不過我買到的這兩批顯然都不是這樣。這兩批電池一致性都不怎麼好,2A 放電平均容量在 600mAh 左右。2A 放電也差不多就是這款電池的極限,再往上,例如 2.5A 放電,就會出現容量明顯衰退的情況,只有極少數體質比較好的幾顆可以勉強撐住,但要一一測試找出來太累了。我買過幾顆 Soshine 16340 700mAh,放電能力/曲線/不一致性都和 DLG 藍皮這顆很相近,有幾顆因為不一致性其實還更差,可能就都是同一個電池廠來源(德朗能)。


AW IMR 16340 600mAh
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這款是 AW 出的高放電 16340 電池,其實它還有平頭版本,但我完全不知道那有什麼用,所以我買了十顆尖頭版本。





十顆裡面有一顆的容量超乎尋常的高一些,但放電能力也低一些。除此之外,這些電池的一致性很不錯(只有一顆比較差,這比例對 16340 來說似乎應該很不錯?),放電能力也很好,2.5A 看起來也輕輕鬆鬆,容量超過標稱的 600mAh。我有隨意選其中一顆做了 3A 放電,效果也不錯,容量仍然超過標稱的 600mAh,當然電壓也更低一些。有鑑於 AW 這款和 DLG 藍皮的容量差異小,但 AW 的放電能力強的多,放電電壓高,所以我保留了這些 AW 電池,DLG 藍皮則是全部包起來找機會淘汰掉。

以前 AW 還有出過一顆 550mAh 15C 的高放電 16340 電池,非常強大(HKJ 的測試),可以承受到 7A 甚至更高的放電,但現在似乎買不到了……是說買來也不知道要做什麼用。


就這樣,希望對各位有幫助……是說我打這麼多真的有人會看嗎
5

評分次數

當然有∼好文, 推∼
拉拉兄的文章是必讀的啦~~~
喜歡光明..
排斥黑暗...
希望有機會能為UFO點亮著路燈.....
選擇時,重要的參考,非常感謝!
每次看了你的ˊ文章
都感覺功力大進  ^^
好文,謝謝分享。
謝謝分享。
想要編輯這篇文章加上新測試的電池,卻發現超過一個月後就不能編輯了
登入給GP ,啊錯頻了XD
好文必須推薦啊!!
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