如何確定哪種電池將最好地運行您的項目

概述

本教程是關(guān)于電池的（如果您不知道的話）-以及如何確定哪種電池將最好地運行您的項目！我將同時介紹可充電電池和“一次性”電池，并嘗試涵蓋我從這些令人驚訝的復(fù)雜電子元件中學(xué)到的所有知識！

如何測量電池

有幾種“測量”電池的方法，下面是我將要比較的方法

尺寸 》

這很簡單，電池有多大？鉛酸電池的體積不會比C電池小得多。紐扣電池的體積不會超過四分之一。還可能需要標準尺寸，例如AA和9V。

重量和功率密度

這是一個性能問題：更高的質(zhì)量（和更昂貴的）電池將具有更高的功率密度。如果重量是項目的重要組成部分，那么您將需要使用重量更輕，密度更高的電池。通常以瓦特/小時/千克表示。

價格

價格幾乎與功率密度成正比（您為更高的密度付出了更多）并與功率成正比容量（您為更多容量支付更多費用）。較小，更輕的包裝中需要的功率越多，您將需要支付的費用就越多。

電壓

電池的電壓取決于內(nèi)部使用的化學(xué)物質(zhì)。例如，所有堿性電池均為1.5V，所有鉛酸均為2V，鋰為3V。電池可以由多個電池組成，因此，例如，您很少會看到2V鉛酸電池。通常，它們在內(nèi)部連接在一起以制成6V，12V或24V電池。同樣，大多數(shù)電子設(shè)備使用多種堿來產(chǎn)生其運行所需的電壓。

別忘了電壓是“標稱”測量值，實際上是從1.5V AA電池開始的1.6V，然后迅速下降至1.5V，然后緩慢下降至1.0V，此時電池被認為是“死電池”。

可重復(fù)使用性

某些電池可以充電，通常可以充電100次。

功率容量和功率容量

由于這是測量電池特別令人困惑的部分，因此我將對其進行詳細討論。

功率容量是電池中存儲的能量。該功率通常以瓦特小時表示（符號 Wh ）。瓦特小時是電池提供的電壓（V）乘以電池在一定時間內(nèi)（通常以小時為單位）可以提供的電流（安培）數(shù)。電壓*安培*小時= Wh。由于電池類型的內(nèi)部化學(xué)性質(zhì)（堿性電池，鋰電池，鉛酸電池等），電壓幾乎是固定的，因此通常僅在側(cè)面打印安培小時測量值，以Ah或mAh（1000mAh = 1Ah）表示。要獲得Wh，請將Ah乘以標稱電壓。例如，假設(shè)我們有一個3V標稱電池，容量為1Amp-hour，因此它的容量為3 Wh。 1 Ah表示理論上我們可以在1小時內(nèi)消耗1 A的電流，或者在10小時內(nèi)消耗0.1A的電流，或者在100小時內(nèi)消耗0.01A的電流（也稱為10 mA）。

但是，我們從電池真正汲取的電流量（功率容量）通常受到限制。例如，一個額定值為1 Ah的紐扣電池實際上不能在一個小時內(nèi)提供1 Amp的電流，實際上甚至不能提供0.1 Amp而不會過度擴展。這就好比說人類有能力行駛30英里：當然，跑步30英里與走路有很大不同！同樣，一個1Ah的紐扣電池在1000小時內(nèi)提供1mA的電流也沒有問題，但是如果您嘗試從中汲取100mA的電流，則持續(xù)時間將少于10小時。

例如，在此圖中，紐扣電池可以驅(qū)動一個3.9Kohm電阻，在降到2V之前可提供230mAh（其額定值），但是如果是1Kohm電阻，則只能提供125mAh（圖片來自http://biz.maxell.com/zh_cn/product_primary/？pci = 9＆pn = pb0002）

功率能力的度量方式為 C 。 C 是安培小時容量除以1小時。因此，2Ah電池的 C 為2A。電池“喜歡”從中汲取的電流量以 C 表示。 C 越高，可以從電池汲取的電流越多，而不會過早耗盡。鉛酸電池可以具有很高的 C 值（10 C 或更高），鋰紐扣電池可以具有非常低的 C ）

鉛酸電池

鉛酸電池（上圖）是工業(yè)上的主力電池。它們非常便宜，可充電且容易獲得。鉛酸電池用于機械，UPS（不間斷電源），機器人和其他需要大量功率且重量不那么重要的系統(tǒng)中。鉛酸電池采用2V電池，這意味著您可以使用偶數(shù)伏特的電池。最常見的電壓是2V，6V，12V和24V。

優(yōu)點：便宜，功能強大，易于充電的高功率輸出功能。

缺點：很重，因為功率密度很低，所以電池往往是非常大的磚塊。

價格：帶有7Ah充電能力的12V鉛酸電池大約需要$ 25。

功率密度：7 Wh/kg。

堿性

堿性電池是您會遇到的最常見的電池。它們是每家商店出售的產(chǎn)品，因此非常適合需要“用戶可維護”的項目。它們具有比NiCads高的功率密度，并且比NiMH具有更好的功率密度。但是，它們是一次性使用。電池為1.5V，尺寸從紐扣電池到AAAA到D電池不等。關(guān)于使用標準電壓具有多個尺寸的一件好事是，當您需要更大的容量和功能時，始終可以僅指定下一個尺寸。如果在約0.1 C 時放電，您將獲得已發(fā)布的容量速率。

6V燈籠電池（由上圖所示）是由幾個大型電池組成的超大型堿性電池，它們的使用非常方便可以在許多商店買到，具有很大的容量和功能，您可以輕松地將其標簽夾/焊接到它們的選項卡上。

9V電池是一個奇怪的例子：它們實際上是由6個非常小的1.5V電池組成的，幾乎與紐扣電池一樣大。結(jié)果，它們具有非常低的容量和能力并且非常昂貴。如果消耗的電流超過20mA，那么使用它們可能不是一個好主意。

價格： AA尺寸電池的價格約為1美元，充電容量高達3000 mAh。

功率密度： 100 Wh/kg

優(yōu)點：流行，眾所周知，安全，保質(zhì)期長

缺點：不可充電，功能低

鎳鎘電池（鎳鎘）

這些是長期流行的較舊的可充電電池。它們采用“標準小型”電池尺寸，例如AA，AAA，C以及矩形形狀，使它們更易于嵌入外殼中（請參見上圖）。由于NiMH電池具有更高的功率密度，因此近來很少使用它們。但是，它們更便宜，并且仍在性能不如價格重要的許多無繩電話，太陽能燈和RC汽車中使用。另一件好事是它們的放電速度比鎳氫電池慢。 （也就是說，它們將保持更長的充電時間。）電池單元的電壓為1.2V，通常捆綁在3個“電池組”中，可提供3.6V電壓。

優(yōu)點：價格便宜，堅固耐用，具有“標準”尺寸，易于充電。

缺點：功率密度較低，每隔一段時間需要“完全放電/充電”循環(huán)，以減少“記憶效應(yīng)” （電池板上晶體的生長），含有有毒金屬。

價格： AA尺寸的電池售價約為1美元，充電容量最高為1000mAh。

功率密度： 60 Wh/kg

鎳氫電池（鎳氫）

這些是更受歡迎的充電產(chǎn)品，它們也有“標準”尺寸。在許多情況下，它們是標準堿性電池的良好替代品。每節(jié)電池的電池電壓為1.25V，低于堿性電池的1.5V，但高于鎳鎘電池的1.2V。關(guān)于它們，最令人討厭的是它們的高自放電，盡管電池技術(shù)得到了改進，并且市場上有一些低自放電的電池。它們喜歡在約0.1 C 下充電，但可以在0.2 C

優(yōu)點下放電：在大多數(shù)情況下可以替代堿性電池，具有高功率密度，“標準”尺寸，比堿性電池更好的功能，非常容易充電但不那么堅固。

缺點：比鎳鎘電池貴，服務(wù)壽命不長，自放電很快。

價格： AA尺寸的電池售價約2美元，充電容量高達2500mAh。

功率密度：100 Wh/kg

鋰離子（Li-Ion）和鋰聚合物（LiPoly）（Lithium Polymer）

有關(guān)該主題的完整指南，請在Adafruit學(xué)習(xí)系統(tǒng)中查看“鋰離子和鋰聚合物電池”

這些是可充電電池技術(shù)中的最新技術(shù)，并迅速成為最常見的可充電電池便攜式攝像機，手機，筆記本電腦等消費類電子產(chǎn)品。它們非常輕巧，不介意高放電率，并且功率密度很高。但是，它們非常脆弱，需要特殊的電路來防止其爆炸！這意味著原始的鋰離子電池非常稀有且非常危險。大多數(shù)鋰離子電池帶有保護電路，可確保電池安全運行。如果要使用鋰離子電池，最好的選擇是使用便攜式攝像機或手機電池，并使用與其配套的充電器。鋰電池的電壓約為3.6V，因此您會看到3.6V和7.2V是最常見的電池電壓。它們可以輕松提供高達1 C 的電流，有些可以高達10 C ！

優(yōu)點：超輕，高功率，高能力，高電池電壓。

缺點：昂貴，精致，如果濫用會爆炸！

價格：替換的“手機”電池成本約為10美元，并且具有約750mAh的充電容量。

功率密度：鋰離子為126 Wh/kg，鋰聚合物為185 Wh/kg

鋰電池和紐扣電池

您將看到的大多數(shù)鋰電池都是紐扣/紐扣電池形式。紐扣電池是小圓盤（見上文），通常使用鋰電池（3V），但也使用堿性電池，鋅空氣和錳（1.5V）。

它們非常小，非常輕，非常棒適用于小型，低功耗設(shè)備。它們也相當安全，保質(zhì)期長，每單位價格也很便宜。但是，它們不能充電，并且具有較高的內(nèi)部電阻（如果只使用一兩個電阻，這使得它們相當安全），因此它們不能提供大量的連續(xù)電流：0.005 C 大約在容量嚴重降低之前可以達到的最高水平。但是，只要“脈沖”（通常約為10％的速率），它們就可以提供更高的電流。

目前使用的最受歡迎的紐扣電池之一是CR2032，其直徑為20毫米x 3.2毫米厚，在3V電壓下可提供220mAh。鋰紐扣電池可以和CR2477（24mm x 8mm）一樣大，容量為1000mAh，價格為$ 3.50

您會看到的唯一另一個鋰電池是CR123，它是3V電池比AA電池厚一點，也比電池短一點。

優(yōu)點：輕巧，高密度，體積小，價格便宜，電池電壓高，易于堆疊以提高電池壽命電壓，保質(zhì)期長。

缺點：不可重復(fù)使用的低電流消耗功能，需要特殊的支架。

價格：CR2032的價格約為0.35美元（220 mAh）是$ 1.50（1300Ah）。

功率密度：：270 Wh/kg

如何為您的項目選擇合適的電池

確定，所以您有一個項目，現(xiàn)在想用電池為它供電，如何選擇最佳的電池

最簡單的兩種情況是極端情況：

您的項目是否非常耗電？投影儀，大型音響系統(tǒng)和機動化所有項目均取決于電流的安培數(shù)！您將需要使用燈籠電池（一次性使用）或鉛酸電池（可充電）。如果您打算對電池“濫用”（大量使用，將其完全耗盡），則可能需要查看“海洋深循環(huán)”電池。

是您的嗎？項目是超小型的，就像兩邊都是一英寸？您將必須使用鋰紐扣電池（一次性使用）或小型鋰聚合物電池（如用于小型RC飛機的鋰聚合物電池）。/li》

還有其他一些非常流行的案例：

您是否需要做很多這樣的事情？ 使用流行尺寸的廉價堿性電池。

是否需要用戶維修？ 9V或AA尺寸電池是通用的！

《強烈需要輸入5V以上的電壓嗎？ 3個堿性（4.5V）或4個NiMH電池（4.8V）會讓您很接近-檢查電路，看看它是否將在這些稍低的電壓下運行

制造“可充電電池組”？ 使用您當?shù)氐臉I(yè)余愛好/電子產(chǎn)品/維修店的電池座并堅持使用鎳氫電池，然后用高品質(zhì)的充電器為其充電。

是否要用可充電電池代替堿性電池？進行測試以確保較低的電壓不會使設(shè)備感到不滿意。

是否需要堆疊電池？請記住，只有當電池具有匹配的時，才要堆疊電池C 和Ah的能力，如果您堆疊9V和AA來制造10.5V，則9V將在1/10的時間內(nèi)流失，剩下1.5V。

想要充電電池可以使用很長時間？使用具有傳感器的高品質(zhì)充電器，以保持適當?shù)某潆姾蛅rick流充電。便宜的充電器會殺死您的細胞。
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