带你深入了解电池技术

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1、带你深入了解电池技术本文作者是具备30年以上经验的电子工程师，对许多技术领域都有涉猎，包括数位、类比、电源、通讯、微控制器…等等。因为他在电池技术方血有些研究，于是写了一系列的专栏，为读者介绍各种电池种类、相关技术、专业术语、规格以及使用环境。接卜-来的文章，作者将详细介绍各种类型的电池，并了解如何针对特定应用选择适合的电池技术。电池是在1800年由义大利物理学家AlessandroVolta所发明，如果Volta述在，应该会対目前他的发明如此无所不在（而口多样化）而感到惊叹。但其实在某些应用中

2、，选择使用电容器或许比电池更适合。很惊讶吗？也许在它们强调具备稳定、高浪涌能力供电时，你可能考虑过采用电容器；有时候涉及极轻负载，也有对能忽略常规的电源应用，而考虑采用超级电容。当我们进一步讨论到电池的专业术语以及技术，希望能进一步厘清电容器与电池该如何抉择。而要针对一项特殊应用来选择电池技术，要考量的因素有很多；除了和对尺寸、重量与成本（有便宜的、也有贵的，还有你根本负担不起的！）。在接下来的系列文章中，笔者计划将涵盖的两人重点包括：1.使用与储存环境：这方面将探讨的包括温度、大气压力、海拔高

3、度、机械应力、振动、安装位置、辐射硬化（radiationhardening）、腐蚀侵袭、包装/形状、储存与保存期限、产生的废弃物/气体、所需耗材、安全性、材料、RoHS规范…等等。2.应用：类型（包括主要、次要以及智慧型）、技术、化学品、效率与耗损、充放电周期与速度、放电深度、使用寿命、记忆效应、充电技术、电容/电池混合技术、容量、密度（能量与重量）、保护电路、量测与计量（gasgauge）、品质、可靠度、充电与运作时间。自从Volta发明第一代电池，多年來电池己经演变出许多种类，包括以下这些

4、技术：铅酸（PbX）、磔镉（NiCd）、線氢（NiMH）、磔锌（NiZn）、氧化锌（ZnO）、锌碳（Zinc-carbon）、氯化锌（ZnCI2）、锌二氧化镒（ZnMn02,即殓性电池）。还有一系列的锂电池：锂•二硫化铁（LiFeS2）、锂■二氧化镒（LiMnO2）、亚硫醯氯锂（LiSOCI2）、氟化碳锂聚合物（LiCFX）、锂二氧化硫（LiSO2）、锂碘（Lil2）、锂氯化铝（LiAICI4）、锂钻氧化物（LiCoO2,LCO）、磷酸铁锂（LiFePO4,LFP）、锂猛氧化物(LiMn2O4,

5、LMO)、锂银镭钻氧化物(LiNiMnCoO2,NMC)、锂碌钻铝氧化物(iNiCoAIO2,NCA)、钛酸锂(Li4Ti5O12,LTO)。此外还有氧化银(Ag2O)、银锌(AgZn)、硫化钠(Na2S4),以及核了或原了电池。何谓电池？以传统的观点来看，电池是一种内含化学反应物质并藉此产生电力的装置，但这种定义随着时间演进已经开始模糊；这会是一个有趣的话题，也许我们能在这一系列文章的最后，再來好好讨论一帝。诀窍开始选择电池笔者选择电池都是先看应用坏境，通常我们能将技术选择范围根据环境上的限制

6、来缩减；举例来说，当电池运作坏境温度达到3259,就对以不用浪费时间去找锂电池，在那样的坏境之卜S标准锂电池无法涉足但钠硫(sodium・sulfur)电池则能牛存。另一个例子是需要周期性加水的IH式(非胶状)铅酸电池，这种电池自然无法在完全密封的坏境屮使用。诀窍2.：能量与功率的差异能一量(Energy)与功率(Power)这两者常会让人混淆，需要特别注意的是，电池可储存的是潜在的能量，当负载电流时，那些潜在能量才会被转换为电功率，在几伏特电压(V)之下可达到儿安培电流(A),然后计算出是儿瓦

7、功率(W=VxA)o可传递到负载的总能聚，是瞬时电压乘以瞬时电流，也就是v(t)xa(t),以时间来求积分一因为能量的单位是焦耳(joule,J),即功率乘以时间秒数。规格与专业术语我们似乎总希望找个拥有最大的「冲击力(wallop)」的电池，但能接受的价位是多少？需要多人的尺寸与重量？显然我们总是会做一些折衷，因此我们需要知道制造商是如何详列所有这些技术规格；在未来的文章中也会再更详细提到这些，以下我们先介绍几个相关术语与规格。一次与二次电池(primary/secondarybatterie

8、s)：所谓的一次电池就是那些能在组装Z后立即产生电压、马上应用的产品，但大多数无法充电；二次电池则能在组装、第一次使用之后进行充电，而R通常是口J以垂复充电。智慧型电池(smarttype):这种类型的电池包含用以监测电池、并将电池装态与外部应用装置通讯的元件或电路，通常该监测电路所提供的资讯包括充电状态、温度或环境资讯、电池健康状态、使用年限、产品序号/型号…等等；有部分电路则是负责电源管理或是防止过电流等安全功能。如來一颗电池有四个以上的连结介而，它就很可能是智慧型产品，未來我们还会介绍相关