特定應用有哪些不同的電池類型？

在本文中，我們將學習如何根據您的應用規格和要求選擇電池。一些應用需要更多的功率，而一些應用需要低功耗。在為您的應用選擇最佳電池時，需要考慮多種因素和參數。

圖 1. 要考慮的不同電池因素

沒有一種電池適合所有應用。下面給出了為您的特定應用選擇電池時要考慮的因素。

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

10. 可用性

11. 運輸

選擇電池時，最重要的一點是它應該是可充電的（二次電池）或不可充電的（原電池）。該選擇將取決于應用程序。例如，假設該設備偶爾用作手電筒。在這種情況下，或者對于玩具、計算器、煙霧報警器等，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間運行。

筆記本電腦、智能手機、智能手表等連續使用且需要持續放電的設備，應使用可充電電池。

電池電壓是另一個重要因素。鉛酸電池的標稱電壓為 2 V，范圍為 2.40 V 至 1.8 V。Ni-MH 和 Ni-Cd 電池的標稱電壓為 1.2 V，范圍為 1.55 V 至 1.1 V。Li -ion 電池的標稱電壓為 3.7 V，電壓范圍為 3.7 V 至 3 V。可根據您的電路能力使用電壓。

大多數電路在 3 V 下工作。因此，我們可以使用兩個串聯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，您可以使用升壓轉換器來滿足要求，或者您可以使用串聯電池來獲得特定電壓。

還有可以降低電壓的降壓轉換器。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近似的耀斑放電曲線。

電池的電池放電時間或運行時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間的電力——或者我們可以說電力是時間的多人游戲。電池能夠提供 2A 電流一小時。

E = P x T
E = 7.2 x 1
E = 7.2 Wh（瓦時）

讓我們再舉一個裝滿水的水箱的例子。水箱的功率是儲存10升水的能力。現在，讓我們打開水箱的水龍頭，讓水流出。水箱將在一小時內清空。這是它的能量。它可以在一小時內清空 10 升。

圖 3. 功率與能量的示例。

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

原電池具有許多吸引人的特性，因為它的放電率要低得多。這就是為什么它們非常適合偶爾使用的設備。但二次電池有較高的自放電加充電。如果應用程序可以在使用前調整充電設備，則可以使用二次電池。

溫度對充電和放電有反應。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，但會增加充電時間。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。

環境溫度也會影響電池性能。電解質可能會在 0 度微積分下凍結。鋰離子電池可在高達 -40°C 的溫度下運行，但性能可能會降低，如下圖所示。

圖 4. 不同電池的溫度。

成本是影響設備批量生產的重要因素。如果設備需要便宜且負擔得起，那么電池性能就無關緊要了；那么可以選擇原電池，價格便宜，容易買到。串聯起來可以提高電壓。

如果設備的功耗很高，即使成本很高，您也應該選擇二次電池，因為用戶不希望在一到兩個小時后必須更換或購買新電池。

性能也是如此。如果設備需要更好的性能，那么您應該在成本上做出妥協。

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

圖 5. 標準電池尺寸。

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

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

如果設備中的電池是二次電池，它將運行很長時間。對于原電池，電池應該很容易在市場上買到。

電池運輸有一定的規章制度。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或危險物質。但鋰離子電池被列為危險品，因此在運輸中受到監管。鋰離子電池的電量不應超過 30% 才能運輸。

下表顯示了一些容易買到的電池之間的區別。

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

• 如果設備可以在低功率下運行并且不需要頻繁更換電池

• 如果你想讓你的設備便宜

• 如果偶爾使用設備

• 如果不能充電

• 如果設備在無法充電的生存區域使用

• 如果設備超小，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一樣運行

• 設備固定在任何地方

• 如果需要大電流且成本低廉

• 如果您的設備很小并且可以使用標準電池

• 如果有毒化學品沒有問題

• 如果你想運輸設備

• 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

• 使用無毒化學品

• 如果您的設備很小并且可以使用標準電池

• 如果你想運輸設備

• 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

• 如果您的設備沒有太多空間

• 非常貴

• 可在低于 30% 的費用下運輸

• 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。

• https://i.stack.imgur.com/UnDwU.png