特定应用有哪些不同的电池类型？

在本文中，我们将学习如何根据您的应用规格和要求选择电池。一些应用需要更多的功率，而一些应用需要低功耗。在为您的应用选择最佳电池时，需要考虑多种因素和参数。

图 1. 要考虑的不同电池因素

没有一种电池适合所有应用。下面给出了为您的特定应用选择电池时要考虑的因素。

1. 可充电或不可充电

2. 电压

3. 容量、功率和能量

4. 自放电

5. 温度

6. 成本

7. 尺寸和形状

8. 生命周期

9. 电池化学

10. 可用性

11. 运输

选择电池时，最重要的一点是它应该是可充电的（二次电池）或不可充电的（原电池）。该选择将取决于应用程序。例如，假设该设备偶尔用作手电筒。在这种情况下，或者对于玩具、计算器、烟雾报警器等，您可以使用不可充电（一次）电池，它需要很少的电量并且可以长时间运行。

笔记本电脑、智能手机、智能手表等连续使用且需要持续放电的设备，应使用可充电电池。

电池电压是另一个重要因素。铅酸电池的标称电压为 2 V，范围为 2.40 V 至 1.8 V。Ni-MH 和 Ni-Cd 电池的标称电压为 1.2 V，范围为 1.55 V 至 1.1 V。Li -ion 电池的标称电压为 3.7 V，电压范围为 3.7 V 至 3 V。可根据您的电路能力使用电压。

大多数电路在 3 V 下工作。因此，我们可以使用两个串联的较低电压电池来获得 3 V 或更高电压或使用锂离子电池。

一些电路在 5 V 和 12 V 或更高电压下工作。同样，您可以使用升压转换器来满足要求，或者您可以使用串联电池来获得特定电压。

还有可以降低电压的降压转换器。所有电池的放电曲线如下。你可以看到所有的电池都有一个近似的耀斑放电曲线。

电池的电池放电时间或运行时间取决于电池的容量。容量在电池上定义为 Ah 或 mAh；这是提供一小时的放电电流能力。

锂离子电池可以提供比其他镍镉或镍氢电池更多的功率。功率乘以电池提供的电流与电池电压。如果电池电压为 3.6 V，它可以提供的电流为 2A，那么您可以使用下面给出的功率计算。

P = V x I [其中 V 是电压，I 是安培] P = 3.6 x 2
P = 7.2 W

能量被定义为电池可以提供多少时间的电力——或者我们可以说电力是时间的多人游戏。电池能够提供 2A 电流一小时。

E = P x T
E = 7.2 x 1
E = 7.2 Wh（瓦时）

让我们再举一个装满水的水箱的例子。水箱的功率是储存10升水的能力。现在，让我们打开水箱的水龙头，让水流出。水箱将在一小时内清空。这是它的能量。它可以在一小时内清空 10 升。

图 3. 功率与能量的示例。

额定功率完全取决于制造商。您可以根据需要选择电池，也可以通过串联来提高电压或并联以增加电流。

原电池具有许多吸引人的特性，因为它的放电率要低得多。这就是为什么它们非常适合偶尔使用的设备。但二次电池有较高的自放电加充电。如果应用程序可以在使用前调整充电设备，则可以使用二次电池。

温度对充电和放电有反应。锂离子电池的温度大约在 20 度到 45 度之间。降低充电电流可以降低温度，但会增加充电时间。放电温度取决于从电池中汲取多少电量；它可以超过 60 度微积分。

环境温度也会影响电池性能。电解质可能会在 0 度微积分下冻结。锂离子电池可在高达 -40°C 的温度下运行，但性能可能会降低，如下图所示。

图 4. 不同电池的温度。

成本是影响设备批量生产的重要因素。如果设备需要便宜且负担得起，那么电池性能就无关紧要了；那么可以选择原电池，价格便宜，容易买到。串联起来可以提高电压。

如果设备的功耗很高，即使成本很高，您也应该选择二次电池，因为用户不希望在一到两个小时后必须更换或购买新电池。

性能也是如此。如果设备需要更好的性能，那么您应该在成本上做出妥协。

电池有标准尺寸：AA、AAA、AAAA、C、D、9V、CR123A、23A 和 CR2032，您可以根据功率或尺寸进行选择。但是没有太多空间来放置标准尺寸电池的设备可以使用薄型锂离子电池，也可以根据您的要求进行定制。

图 5. 标准电池尺寸。

生命周期数会告诉您电池可以充电或放电多少次。锂离子电池的循环次数约为 400 至 1200。Ni-Cd 和 Ni-MH 的循环次数约为 2000。循环次数在制造商数据表中指定，并且会因各种因素而异，例如电流大小适用于充电、温度等。

市场上有许多类型的电池，它们具有不同的化学成分。最受欢迎的是铅酸、镍镉、镍氢和锂离子。电池可根据需要选择。

如果设备中的电池是二次电池，它将运行很长时间。对于原电池，电池应该很容易在市场上买到。

电池运输有一定的规章制度。碱性电池、镍镉电池和镍氢电池被视为“干电池”，未被美国列为有害物质或危险物质。但锂离子电池被列为危险品，因此在运输中受到监管。锂离子电池的电量不应超过 30% 才能运输。

下表显示了一些容易买到的电池之间的区别。

通过考虑上面给出的所有要点，您可以为您的特定应用选择电池。这里有一些额外的要点需要考虑。

• 如果设备可以在低功率下运行并且不需要频繁更换电池

• 如果你想让你的设备便宜

• 如果偶尔使用设备

• 如果不能充电

• 如果设备在无法充电的生存区域使用

• 如果设备超小，您可以使用纽扣电池

• 如果您需要更多功率才能像投影仪或任何音响系统一样运行

• 设备固定在任何地方

• 如果需要大电流且成本低廉

• 如果您的设备很小并且可以使用标准电池

• 如果有毒化学品没有问题

• 如果你想运输设备

• 与其他电池相比能量密度低

• 长寿

• 高放电电流约 15°-20°C

• 能量密度高于Ni-Cd

• 生命周期比镍镉低

• 使用无毒化学品

• 如果您的设备很小并且可以使用标准电池

• 如果你想运输设备

• 放电电流约为1°-10°C

• 能量密度比 Ni-Cd 或 Ni-MH 高

• 放电 5°-15°C

• 如果您的设备没有太多空间

• 非常贵

• 可在低于 30% 的费用下运输

• 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规定

• 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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