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电子没有简单事:详解电池技术你不知道的那些事儿!

2013-12-23 14:50
木中君
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  何谓电池?

  以传统的观点来看,电池是一种内含化学反应物质并藉此产生电力的装置,但这种定义随着时间演进已经开始模糊;这会是一个有趣的话题,也许我们能在这一系列文章的最后,再来好好讨论一番。

  诀窍1.:开始选择电池

  笔者选择电池都是先看应用环境,通常我们能将技术选择范围根据环境上的限制来缩减;举例来说,当电池运作环境温度达到325°C,就可以不用浪费时间去找锂电池,在那样的环境之下,标准锂电池无法涉足但钠硫(sodium-sulfur)电池则能生存。另一个例子是需要周期性加水的旧式(非胶状)铅酸电池,这种电池自然无法在完全密封的环境中使用。

  诀窍2.:能量与功率的差异

  能量(Energy)与功率(Power)这两者常会让人混淆,需要特别注意的是,电池可储存的是潜在的能量,当负载电流时,那些潜在能量才会被转换为电功率,在几伏特电压(V)之下可达到几安培电流(A),然后计算出是几瓦功率(W=V×A)。可传递到负载的总能量,是瞬时电压乘以瞬时电流,也就是v(t) x a(t),以时间来求积分──因为能量的单位是焦耳(joule,J),即功率乘以时间秒数。

  规格与专业术语

  我们似乎总希望找个拥有最大的“冲击力(wallop)”的电池,但能接受的价位是多少?需要多大的尺寸与重量?显然我们总是会做一些折衷,因此我们需要知道制造商是如何详列所有这些技术规格;在未来的文章中也会再更详细提到这些,以下我们先介绍几个相关术语与规格。

  ˙一次与二次电池(primary / secondary batteries):所谓的一次电池就是那些能在组装之后立即产生电压、马上应用的产品,但大多数无法充电;二次电池则能在组装、第一次使用之后进行充电,而且通常是可以重复充电。

  ˙智慧型电池(smart type):这种类型的电池包含用以监测电池、并将电池装态与外部应用装置通讯的元件或电路,通常该监测电路所提供的资讯包括充电状态、温度或环境资讯、电池健康状态、使用年限、产品序号/型号…等等;有部分电路则是负责电源管理或是防止过电流等安全功能。如果一颗电池有四个以上的连结介面,它就很可能是智慧型产品,未来我们还会介绍相关议题。

  ˙内部电阻(internal resistance)与最大内部电阻:电池的内部电阻量测单位是欧姆(ohm),为电池内产生电压之零件并联作用产生的有效直流(DC)电阻。而最大内部电阻规格,则是基于安全性操作以及制造商要求,在充放电时的内部电阻最坏情况。要量测DC内部电阻,笔者通常使用两阶段DC负载(two-tier DC-load)方法。

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