2015/07/22

Battery

1. Introduction


電量 (Power Capacity) 指的是電池裡儲存了多少能量, 單位通常是瓦特小時 (Watt-hour, Wh)

  • Voltage * Amp * hour = Wh

舉例來說, 3V的額定電池 (nominal battery), 輸出1A的電, 使用了1小時, 所以它的電量是 3 V * 1 A * 1 h = 3 Wh

通常同一種電池類型裡, 電壓是固定的, 所以規格裡的單位只會標示安培小時 (Amps-hour, Ah)
注意 V x Ah = Wh, 所以兩個單位可以乘以或除以電壓來互換

前個例子裡, 3V額定電池有 1Ah 的電量, 所以它也可以 0.1 A 使用 10 h, 或是 10 A 使用 0.1 h

但是通常 1 Ah 的電池實際上無法使用到這麼多, 當輸出的電流越大, 能使用的時間就非線性地越短, 也就是說, 1 Ah 的電池如果輸出 10 A, 那麼它使用的時間會小於 0.1h

以勁量電池 (Energizer Battery) 的 AAA電池 (型號E92) 來說, 可以看到同個電壓裡, 當輸出電流越大 (線條往右走), 使用的時間並不是線性減少, 而是稍微往下偏移


另外, 電池電量跟電池的額定容量 (nominal capacity) 是不一樣的, 一般電池如果內裝是 3.6V 或 3.7V, 為了升壓到 5V 做一般性的使用會造成能量消耗, 原本的電量也會減少

電量密度 (power density) 是指單位重量可提供的電量, 密度越高, 代表輕便, 也通常代表價錢越貴

2. Lead Acid Battery

鉛蓄電池的特點是便宜, 可充電, 隨處可得, 通常用在需要大量電源, 並且重量不是問題的地方
它通常是以 2V 的核心組成, 所以可以看到 2V, 6V, 12V, 24V 的鉛蓄電池

3. Alkaline Battery


鹼性電池是常見的電池, 它的 power density 比鎳鎘電池高, 也比鎳氫電池略高, 電量低, 但在低電量的用途有較長的使用時間, 以一般性的使用來說很方便, 但不能充電

它以 1.5V 的核心組成, 大小則從 AAAA ~ D 不等

6V 的電池是用大一些的鹼性電池做成, 電量大, 所以使用起來也很方便

9V 的電池則是由 6 個 1.5V 電組成, 電量低, 體積又省不到多少

4. Ni-Cad Battery


鎳鎘電池是舊型的充電電池, 大小有 AA, AAA, C, 但現在較少看到, 因為鎳氫電池有較高的 power density

另外一方面, 它放電速度比鎳氫電池慢, 也比鎳氫電池便宜, 所以仍可以看到它用在一些價錢考量的裝置上

它以 1.2V 的核心組成, 常看到它以 3 個組成 3.6 V的電池

5. Ni-HM Battery


鎳氫電池是充電電池, 電量比鹼性電池高, 但是放電速度比鎳鎘電池高, 生命周期也較低

它以 1.25V 的核心組成

6. Li-Ion (Lithium-Ion) and LiPoly (Lithium Polymer)


鋰離子電池和鋰聚合物電池是充電電池, 它很輕, 低放電, 高power density, 但它需要一些迴路保護它爆炸

它通常以 3.6V 核心組成, 所以可以看到 3.6V 或 7.2V 的規格

7. Lithium Battery and Coin Cells


鋰電池通常做成鈕扣形狀, 用在需要電池體積小的情況, 不可充電, 安全性高, 生命周期長, 也不貴

常見的規格是 CR2032, (直徑 20mm x 厚 3.2mm), 提供 3V 200mAh