不同类型的电池：综合指南

所有电子设备都需要电源才能运行。顺便说一句，电池是现代世界中最常见的电源。这是因为它们使便携式设备的电子制造成为可能。

可以说，整个电子行业都依赖于电池。不过，如果您是电子工程师初学者，您很可能会尝试为您的下一个电子项目评估最佳电池类型。以下指南将涵盖所有不同类型的电池、它们的独特之处以及它们的用途。

什么是电池？

一堆电池

电池是能量存储设备。传统上，我们使用电池为手电筒等小型电子设备供电。但是，如今您可以在任何需要便携式电源才能工作的设备中找到电池。

由于它们的用例和用途可能会有所不同，因此电池有各种形状和尺寸。例如，我们不能希望使用 AAA 电池为汽车提供最佳动力。因此，汽车需要特殊尺寸的可充电电池才能正常工作。

电池如何工作？

电池将电能存储为化学能。当我们为（可充电）电池充电时，它会转换电能并将其作为化学能保存。当我们使用暴风雨时，会发生化学反应，电池会以电能的形式释放电荷。

电池和灯电路

例如，上述简单电路中的灯将需要大量电子流过它才能发挥作用。因此，电池将提供推动电子通过灯所需的推力。我们需要将灯连接到电池的正负极端子以完成电路。如果暴风雨中有足够的电量，灯就会亮起来。

但是，重要的是要记住，电池只能在有限的时间内推动电子通过电路。本质上，这个时间限制取决于存储的能量（电荷）量和负载的需求。在我们的示例中，灯是我们的负载，而市场指的是运行所需的能量。因此，袋子是需要电力才能工作的任何组件。就PCB而言，这些元件可以是二极管、微芯片（集成电路）等。

电池和电池的区别

各种类型电池的特写图像

电池是一个单一的单元组件，其工作原理与电池相同——将化学能转化为电能。风暴是一组或一组细胞。然而，最流行的电池形式是纽扣电池。人们也将其称为纽扣电池。这个动作不一定是不正确的。单个电池可以在组成电池的组中。

电池类型

电池的矢量图

电池主要分为两大类：

• 原电池： 我们无法充电的一次性电池。因此，人们有时将它们称为一次性电池或一次性电池。这些电池的最大优点是它们可以在组装后立即产生电流。我们经常将它们用于低电流消耗或间歇使用的便携式设备中。
• 二次电池： 我们通常将这些电池称为可充电电池。制造商通常将它们与处于放电状态的活性材料组装在一起。然后，用户可以通过施加电流给它们充电。顺便说一句，充电会逆转其使用过程中发生的化学反应。我们使用我们称为充电器和/或充电器的设备进行充电。充电和放电可能会发生多次，具体取决于电池类型（材料）。

原电池类型：

• 锌碳电池

锌碳电池
来源：维基共享资源

锌碳电池是成本最低的家用原电池。它们通过使用锌酸性二氧化锰之间的化学反应来分散电流。然而，锌碳电池最显着的缺点是其低功率输出。然而，这也导致了低自放电率，从而为它们提供了出色的保质期。锌碳电池最适用于时钟和遥控器。

• 碱性电池

碱性电池图片

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不可充电碱性电池是最常用的家用原电池类型。他们利用锌金属和二氧化锰之间的电化学反应来保持和分散电荷。顺便说一句，它们目前的流行源于它们的高每次使用功率。至少与碳锌电池（和大多数二次电池）相比。此外，它们往往具有更长的保质期。

锂电池（或锂金属电池）

锂纽扣电池
来源：维基共享资源

一次锂电池使用金属锂材料作为阳极。顺便说一句，由于它们的高电荷密度，它们的每次使用功率优于锌碳和碱性电池。此外，锂金属电池和电池具有令人难以置信的保质期。

它们可以持续超过十年，并且可以在低温下工作。然而，由于生产成本高，锂电池不像锌碳和碱性电池那样受欢迎或容易获得。

然而，锂金属电池和电池可以产生 1.5V 和 3.7V 之间的电压。因此，制造商通常将它们封装成更小的外形尺寸。

更大尺寸的锂电池具有更高的不稳定风险，但我们仍然可以将它们用于军事应用。

氧化银电池

Maxell 的氧化银电池系列
来源：氧化银电池

氧化银电池在日本很普遍，但在世界其他地方并不多。他们使用氧化银作为阴极，使用锌作为阳极。虽然它们具有高能量密度，但它们非常昂贵。我们可以将其归因于制造它们所需的阴极材料（银）。白银是一种贵金属。因此，我们主要将它们用于需要少量银的纽扣电池设计中。

锌空气电池

锌空气纽扣电池
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许多人认为锌空气电池是氧化银电池的可接受替代品。他们使用周围空气中的氧气作为阴极，同时将阳极容纳在电池内部。由于它们的高能量密度，它们最适合用于助听器和起搏器等医疗设备。顺便说一句，我们可以将它们的长寿命归因于它们的构成和结构。

水银电池

水银电池
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汞（又名氧化汞电池/电池或 Ruben-Mallory）电池是一种不可充电电池，它在碱性电解液中使用氧化汞和锌电极之间的电化学反应。它们具有比锌碳电池更高的容量，并提供稳定可靠的输出。

通常，汞电池通常以纽扣电池的形式出现。它们在二战期间很流行。然而，这些天几乎不可能找到它们。然而，由于汞对环境和人类健康的毒性，许多国家已经禁止销售。

二次电池的类型：

• 可充电碱性电池

可充电碱性电池
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可充电 碱性电池版是最实惠的充电电池。此外，它们的保质期很长。它们适用于中等功率应用。尽管它们的生命周期很短（与其他二次电池相比），但它们仍然很流行。因为它们不使用有毒材料，所以只要当地法规允许，用户可以在常规垃圾填埋场安全地处理它们。

镍镉

镍镉电池
来源：维基共享资源

可充电镍镉 (Ni-Cd) 电池因其坚固性和可靠性而广受欢迎。它们具有不同的工作温度范围和较长的使用寿命。此外，最重要的是，它们具有高功率能力。但是，它们的每次充电运行时间往往很短。另一个缺点是它们的自放电率通常很高（每月 30%）。但这不是一个大问题，考虑到它们是可充电的。

然而，镍镉的另一个不受欢迎的特征是它的构成。大多数镍镉电池中大约有 15% 由有毒、致癌的镉组成。因此，消费者和制造商可能不会将它们丢弃在垃圾填埋场。我们必须小心回收它们。

镍金属氢化物

镍氢电池组
资料来源：维基共享资源

可充电镍金属氢化物 (NiMH) 电池是旧镍镉电池的改进版本。它们提供相同的电压，但容量增加多达 30%。此外，它们具有出色的高电流能力和长循环寿命。

镍氢电池每月最多可放电 40% 的电量。然而，镍氢电池的自放电率却比镍镉电池高得令人失望。但镍氢电池由于不含有毒镉，仍优于镍镉电池。

尽管如此，它们仍然含有大量的氧化镍和微量的钴。这些可能对哺乳动物有机体致癌。因此，镍氢电池应谨慎回收。

锂离子电池

锂离子手机电池

可充电锂离子 (Li-ion) 电池是最新型的二次电池。通常，它们比镍金属氢化物轻 30%。此外，它们提供的电量至少比镍镉电池高出三分之一。

锂离子电池具有出色的高电流能力。此外，它们具有较长的循环寿命。此外，它们每月的自放电率为 20%。因此，我们可以推测，锂离子电池几乎在所有方面都优于镉基电池。但是，它们并不那么健壮。例如，锂离子电池容易过热，可能引起火灾。

此外，虽然它们不含有毒镉，但大多数锂离子电池仍含有微量的氧化钴和氧化镍。同样，这些化学物质具有致癌性，对人类健康有害。因此，您必须谨慎处理和回收锂离子电池。

铅酸电池

铅酸电池通常是机动车电气系统的一部分

铅酸电池是世界上最受欢迎的可充电电池类型。这主要是由于它们的可靠性和生产的财务可行性。然而，它们不是很便携，因为它们往往体积庞大、笨重且尺寸过大。此外，铅是一种剧毒致癌化合物。

因此，我们不能在常规垃圾填埋场和垃圾场处理铅酸电池。制造商回收和再利用旧的死和损坏的铅酸电池来生产新的铅酸电池。

为什么不是所有电池类型都可充电？

电池充电矢量图

当我们为二次电池充电时，我们不仅迫使电子回到风暴中，而且我们将电池内的化学材料恢复到初始充电状态。当制造商制造一次电池时，他们会在充电状态下组装材料。使用原电池中的电荷会永久地重新配置其中的材料。在重新配置过程之后，它不能持有另一个订单。

另一方面，二次电池通过化学反应激活输出电荷并通过再充电恢复到原来的状态。当然，他们必须使用与这些变化兼容的某些材料和化学品。

电池应用程序

检查汽车电池的人

电池最常见的一些应用包括：

• 警报
• 通信电路
• 时钟
• 遥控器
• 起搏器
• 助听器
• 无线耳机
• 机动车
• 无线计算机外围设备（键盘和鼠标）
• 手持游戏设备（游戏男孩）
• 智能手表

如何选择电池？

女人拿着一堆不同类型的电池

现在您已经熟悉了所有可用的电池类型，您需要决定哪一种最适合您的项目。人们在选择电池时，往往会在成本和性能之间取得平衡。但是，您还应该考虑其他规格。其中包括：

• 电池类型： 初级（不可充电）或次级（可充电）
• 容量： 负载可以从电池中释放的能量/电量。我们通常使用 amp-hr 来表示。例如，一个 500 毫安的电池每小时可以卸载 1 毫安。
• 保质期： 电池在未使用时可以保持电量的时间。
• 电池工作温度： 描绘 电池在您使用或充电时会变得多热。因此，本规范将帮助您确定电池是否需要散热器或冷却器。
• 充值率： 描述可充电电池的充电速度
• 电池寿命： 描述我们可以对二次电池进行充电和放电的次数。或者，我们可以用它来表示我们可以使用一次电池多长时间。

结论

市场上没有适用于所有便携式电池供电设备的单一电池解决方案。由于电子设备具有各种形状、尺寸和坚固性，因此它们需要最适合其空间和负载要求的电源。因此，存在各种电池，各有优缺点。上述指南通过展示所有当前可用的电池类型强调了这一点。请记住小心处理和回收用过的电池。尽管如此，我们希望本指南对您有所帮助。一如既往，感谢您的阅读。