特定應(yīng)用有哪些不同的電池類型？

在本文中，我們將學(xué)習(xí)如何根據(jù)您的應(yīng)用規(guī)格和要求選擇電池。一些應(yīng)用需要更多的功率，而一些應(yīng)用需要低功耗。在為您的應(yīng)用選擇最佳電池時(shí)，需要考慮多種因素和參數(shù)。

圖 1. 要考慮的不同電池因素

沒有一種電池適合所有應(yīng)用。下面給出了為您的特定應(yīng)用選擇電池時(shí)要考慮的因素。

1. 可充電或不可充電

2. 電壓

3. 容量、功率和能量

4. 自放電

5. 溫度

6. 成本

7. 尺寸和形狀

8. 生命周期

9. 電池化學(xué)

10. 可用性

11. 運(yùn)輸

選擇電池時(shí)，最重要的一點(diǎn)是它應(yīng)該是可充電的（二次電池）或不可充電的（原電池）。該選擇將取決于應(yīng)用程序。例如，假設(shè)該設(shè)備偶爾用作手電筒。在這種情況下，或者對(duì)于玩具、計(jì)算器、煙霧報(bào)警器等，您可以使用不可充電（一次）電池，它需要很少的電量并且可以長時(shí)間運(yùn)行。

筆記本電腦、智能手機(jī)、智能手表等連續(xù)使用且需要持續(xù)放電的設(shè)備，應(yīng)使用可充電電池。

電池電壓是另一個(gè)重要因素。鉛酸電池的標(biāo)稱電壓為 2 V，范圍為 2.40 V 至 1.8 V。Ni-MH 和 Ni-Cd 電池的標(biāo)稱電壓為 1.2 V，范圍為 1.55 V 至 1.1 V。Li -ion 電池的標(biāo)稱電壓為 3.7 V，電壓范圍為 3.7 V 至 3 V?？筛鶕?jù)您的電路能力使用電壓。

大多數(shù)電路在 3 V 下工作。因此，我們可以使用兩個(gè)串聯(lián)的較低電壓電池來獲得 3 V 或更高電壓或使用鋰離子電池。

一些電路在 5 V 和 12 V 或更高電壓下工作。同樣，您可以使用升壓轉(zhuǎn)換器來滿足要求，或者您可以使用串聯(lián)電池來獲得特定電壓。

還有可以降低電壓的降壓轉(zhuǎn)換器。所有電池的放電曲線如下。你可以看到所有的電池都有一個(gè)近似的耀斑放電曲線。

電池的電池放電時(shí)間或運(yùn)行時(shí)間取決于電池的容量。容量在電池上定義為 Ah 或 mAh；這是提供一小時(shí)的放電電流能力。

鋰離子電池可以提供比其他鎳鎘或鎳氫電池更多的功率。功率乘以電池提供的電流與電池電壓。如果電池電壓為 3.6 V，它可以提供的電流為 2A，那么您可以使用下面給出的功率計(jì)算。

P = V x I [其中 V 是電壓，I 是安培] P = 3.6 x 2
P = 7.2 W

能量被定義為電池可以提供多少時(shí)間的電力——或者我們可以說電力是時(shí)間的多人游戲。電池能夠提供 2A 電流一小時(shí)。

E = P x T
E = 7.2 x 1
E = 7.2 Wh（瓦時(shí)）

讓我們?cè)倥e一個(gè)裝滿水的水箱的例子。水箱的功率是儲(chǔ)存10升水的能力?，F(xiàn)在，讓我們打開水箱的水龍頭，讓水流出。水箱將在一小時(shí)內(nèi)清空。這是它的能量。它可以在一小時(shí)內(nèi)清空 10 升。

圖 3. 功率與能量的示例。

額定功率完全取決于制造商。您可以根據(jù)需要選擇電池，也可以通過串聯(lián)來提高電壓或并聯(lián)以增加電流。

原電池具有許多吸引人的特性，因?yàn)樗姆烹娐室偷枚唷＿@就是為什么它們非常適合偶爾使用的設(shè)備。但二次電池有較高的自放電加充電。如果應(yīng)用程序可以在使用前調(diào)整充電設(shè)備，則可以使用二次電池。

溫度對(duì)充電和放電有反應(yīng)。鋰離子電池的溫度大約在 20 度到 45 度之間。降低充電電流可以降低溫度，但會(huì)增加充電時(shí)間。放電溫度取決于從電池中汲取多少電量；它可以超過 60 度微積分。

環(huán)境溫度也會(huì)影響電池性能。電解質(zhì)可能會(huì)在 0 度微積分下凍結(jié)。鋰離子電池可在高達(dá) -40°C 的溫度下運(yùn)行，但性能可能會(huì)降低，如下圖所示。

圖 4. 不同電池的溫度。

成本是影響設(shè)備批量生產(chǎn)的重要因素。如果設(shè)備需要便宜且負(fù)擔(dān)得起，那么電池性能就無關(guān)緊要了；那么可以選擇原電池，價(jià)格便宜，容易買到。串聯(lián)起來可以提高電壓。

如果設(shè)備的功耗很高，即使成本很高，您也應(yīng)該選擇二次電池，因?yàn)橛脩舨幌Ｍ谝坏絻蓚€(gè)小時(shí)后必須更換或購買新電池。

性能也是如此。如果設(shè)備需要更好的性能，那么您應(yīng)該在成本上做出妥協(xié)。

電池有標(biāo)準(zhǔn)尺寸：AA、AAA、AAAA、C、D、9V、CR123A、23A 和 CR2032，您可以根據(jù)功率或尺寸進(jìn)行選擇。但是沒有太多空間來放置標(biāo)準(zhǔn)尺寸電池的設(shè)備可以使用薄型鋰離子電池，也可以根據(jù)您的要求進(jìn)行定制。

圖 5. 標(biāo)準(zhǔn)電池尺寸。

生命周期數(shù)會(huì)告訴您電池可以充電或放電多少次。鋰離子電池的循環(huán)次數(shù)約為 400 至 1200。Ni-Cd 和 Ni-MH 的循環(huán)次數(shù)約為 2000。循環(huán)次數(shù)在制造商數(shù)據(jù)表中指定，并且會(huì)因各種因素而異，例如電流大小適用于充電、溫度等。

市場(chǎng)上有許多類型的電池，它們具有不同的化學(xué)成分。最受歡迎的是鉛酸、鎳鎘、鎳氫和鋰離子。電池可根據(jù)需要選擇。

如果設(shè)備中的電池是二次電池，它將運(yùn)行很長時(shí)間。對(duì)于原電池，電池應(yīng)該很容易在市場(chǎng)上買到。

電池運(yùn)輸有一定的規(guī)章制度。堿性電池、鎳鎘電池和鎳氫電池被視為“干電池”，未被美國列為有害物質(zhì)或危險(xiǎn)物質(zhì)。但鋰離子電池被列為危險(xiǎn)品，因此在運(yùn)輸中受到監(jiān)管。鋰離子電池的電量不應(yīng)超過 30% 才能運(yùn)輸。

下表顯示了一些容易買到的電池之間的區(qū)別。

通過考慮上面給出的所有要點(diǎn)，您可以為您的特定應(yīng)用選擇電池。這里有一些額外的要點(diǎn)需要考慮。

• 如果設(shè)備可以在低功率下運(yùn)行并且不需要頻繁更換電池

• 如果你想讓你的設(shè)備便宜

• 如果偶爾使用設(shè)備

• 如果不能充電

• 如果設(shè)備在無法充電的生存區(qū)域使用

• 如果設(shè)備超小，您可以使用紐扣電池

• 如果您需要更多功率才能像投影儀或任何音響系統(tǒng)一樣運(yùn)行

• 設(shè)備固定在任何地方

• 如果需要大電流且成本低廉

• 如果您的設(shè)備很小并且可以使用標(biāo)準(zhǔn)電池

• 如果有毒化學(xué)品沒有問題

• 如果你想運(yùn)輸設(shè)備

• 與其他電池相比能量密度低

• 長壽

• 高放電電流約 15°-20°C

• 能量密度高于Ni-Cd

• 生命周期比鎳鎘低

• 使用無毒化學(xué)品

• 如果您的設(shè)備很小并且可以使用標(biāo)準(zhǔn)電池

• 如果你想運(yùn)輸設(shè)備

• 放電電流約為1°-10°C

• 能量密度比 Ni-Cd 或 Ni-MH 高

• 放電 5°-15°C

• 如果您的設(shè)備沒有太多空間

• 非常貴

• 可在低于 30% 的費(fèi)用下運(yùn)輸

• https://components101.com/article/how-to-select-a-battery-for-your-electronics-project

• https://www.dfrsolutions.com/blog/how-to-select-the-right-battery-for-your-application-part-1-battery-metric-considerations

• https://www.prba.org/wp-content/uploads/Overview-of-Battery-Transport-Regulations.pdf

• https://www.batterypoweronline.com/news/department-of-transportation-releases-new-rule-on-transport-of-lithium-batteries/#:~:text=The%20rule%20prohibits%20the%20transport, the%20use%20of%20alternative%20規(guī)定

• http://www.suppo.com/v1/NiMH%20vs%20NiCd%20and%20Li-ion%20battery_2014916531.pdf

• https://batteryuniversity.com/learn/article/elevating_self_discharge

• https://batteryuniversity.com/learn/archive/whats_the_best_battery#:~:text=Nickel%20Cadmium%20(NiCd)%20%E2%80%94%20mature,relatively%20low%20in%20energy%20density.&text=其中%20NiCd%20contains%20toxic%20metals,NiMH%20contains%20no%20toxic%20metals。

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