如何將電池連接到電池電路

這些天來，電池得到了很多關(guān)注和研發(fā)工作，出于很多原因，我不需要向這些觀眾解釋。重點是初級（不可充電）或次級（可充電），化學成分從古老但仍然重要的鉛酸類型到更奇特的鋰混合物，尺寸從微型紐扣電池到更大的電池組電動汽車和電網(wǎng)規(guī)模存儲。

但是電池有一個方面沒有這些電化學儲能單元所具有的魅力：它們的物理觸點和連接器。無論是微型電池的微安和毫安，還是電動汽車大型備用系統(tǒng)的數(shù)百安培，如何將電池連接到電池電路都是至關(guān)重要的。

在某些情況下，需要進行微小的機械配合；在其他情況下，這是一種明顯的機械連接，必須在具有挑戰(zhàn)性的振動、極端溫度等環(huán)境中可靠且始終如一地承載數(shù)百安培的低電阻。歐姆定律說明了一切：當您有幾百安培的電流通過幾毫歐的接觸電阻時，您只是浪費了來自電池的電壓和功率的重要部分，而電池可能提供相對適中的標稱電壓，并且您還散發(fā)出數(shù)十瓦或更多的熱量。

一些電池連接器似乎相當簡單，例如傳統(tǒng)上用于 12V 鉛酸汽車電池接線柱的連接器，無論是單電纜還是多電纜，圖 1。

圖 1連接器上的基本 12V 汽車電池夾對于將數(shù)百安培的電流傳遞給汽車的電氣子系統(tǒng)至關(guān)重要，并且具有低接觸電阻，無論是基本的單電纜版本（頂部）或多電纜變體（底部）。（圖片來源：國家汽車零部件協(xié)會/NAPA；National Luna/南非）

（請注意，我說的是“直截了當”而不是說“微不足道”，因為多年來我學到的許多事情之一就是沒有微不足道的組件。無論該組件的外觀或功能，需要大量的技術(shù)、材料科學、設(shè)計細節(jié)和制造知識，才能以合理的成本可靠地工作。）

面臨挑戰(zhàn)的不僅僅是“重型”連接器，當您需要串聯(lián)或并聯(lián)多個電池時，即使是非常低的電壓或電流水平，電池連接問題也會變得更加復(fù)雜。例如，我最近開了一個便宜的、有 20 多年歷史的“贈品”科學計算器，它仍在使用原來的電池；誠然，顯示器變暗了，但我仍然對它的工作印象深刻。（我為什么要這樣做？只是通常的工程好奇心，再加上總是受歡迎的機會來拆開不一定需要重新組裝成工作單元的東西。）

在里面我發(fā)現(xiàn)了兩個串聯(lián)的紐扣電池（AG12，相當于386尺寸），它們被輕微腐蝕，但仍然能夠為計算器提供足夠的電力。我發(fā)現(xiàn)最有趣的是兩個電池是如何電連接的。如果我一直在進行設(shè)計，我可能會使用兩個標準紐扣電池座，然后通過分立的電線串聯(lián)連接，或者如果我使用表面貼裝電池座，則使用 PC 板軌道。

取而代之的是，這個計算器有一個按鈕電池座，與我以前見過的任何不同，我已經(jīng)“剖析”了許多按鈕和硬幣供電的設(shè)備。支架的設(shè)計不僅可以容納電池，還可以提供所需的串聯(lián)連接，圖 2。為此，有一個小金屬條（我猜是打孔的）承擔著將左側(cè)電池的邊緣（+ 端子）連接到右側(cè)電池的底部（- 端子）的多重職責，而無需互連電線、焊點或其他部件。

圖 2串聯(lián)紐扣電池座（在突出顯示的橢圓中）：注意左側(cè)電池的圓周觸點如何也成為與右側(cè)電池的互連以及其底部的觸點。（黃白色區(qū)域不是腐蝕或變色，而是光的反射。）（圖片來源：作者）

更好的是，底部的連接器端有微小的尖頭，它們向上伸出并與電池接觸，并且可以刺穿用戶皮膚上的任何表面油、氧化層、薄膜或類似物。對我來說，這似乎比大多數(shù)紐扣/紐扣電池座的扁平標簽更好，后者提供了相對較大的表面積（好），但由于壓力不足，通常不能完全接觸（壞）。

由于串聯(lián)使用兩個電池并不是一種不尋常的配置，我認為這個簡單的串聯(lián)連接的混合角色支架是一個標準項目。可能是這樣，但我在研究構(gòu)成系統(tǒng)的小而重要的部件（ Keystone Electronics Corp.）時使用的“轉(zhuǎn)到”參考源的相關(guān)目錄頁面中沒有看到它。當然，這可能是其他供應(yīng)商的標準項目，但我的好奇心在研究需要的時候被克服了。

您是否曾見過或使用過電池連接器（無論是小型、中型還是大型），它的基本功能之外的巧妙之處給您留下了深刻的印象？相反，您是否曾經(jīng)為未確定型號或供應(yīng)商的電池連接器尋找伴侶而感到沮喪，甚至不得不即興創(chuàng)作？

Bill Schweber是一名 EE，他撰寫了三本教科書、數(shù)百篇技術(shù)文章、意見專欄和產(chǎn)品特性。