电池自放电的案例分析

设计人员在确定物联网类型设备的电池容量时所做的众多计算之一是各种模式下电池的电流消耗。该指标适用于设备，无论电池是主要的、不可充电的类型，还是次要的、可充电的类型。

使用该数据确定系统中的电池寿命似乎是一个简单的计算，但通常情况并非如此。部分原因是负载的可变性：在古代，对于大多数产品来说，“关”实际上意味着“关”，一个机械开关切断了从电池流向负载的电流，并且没有负载-当产品关闭时，电池会引起放电，期间，故事结束。

相反，您现在必须区分并获取各种“类似关闭”状态下的电流消耗的数字，包括静止、睡眠、休眠、待机和关机模式——而仅仅定义这些可能会造成混淆。通常，当电源不驱动负载时，静态电流在电路的安静模式下确定。它与关断电流不同，关断电流是指处于睡眠状态的设备。使用静态电流，系统处于空闲状态，但随时准备唤醒以采取一些行动，这通常是用户想要的。设计人员通常使用静态电流来评估轻负载时的电源耗散，而他们使用关断电流来计算设备关闭时的电池寿命，但其电池连接到稳压器。

…然后是自放电

一旦确定了这些数字以及预期的设备使用周期，似乎可以计算出电池容量要求，但事实并非如此。“角落里的大象”是电池自放电，即使电池完全没有连接任何负载，也会发生这种情况。一开始很容易被忽略，虽然电池使用新手可能不熟悉它，但对于低功耗物联网类型的应用，它可能会像实际负载消耗一样不利于电池的使用寿命。

自放电不是由于制造缺陷，而是固有的、不可避免的电池特性，尽管不良的制造实践和不当的处理可能会增加问题。这是基本电池化学、制造、质量、存储、温度甚至充电状态的复杂功能。由于这些原因，不可能为给定的电池化学成分提供一个数字。

对于锂化学电池，这种自放电量约为每月 1%。这里的限定词是“on the other of”，因为它在供应商、电池类型甚至来自单一供应商的明显相似的电池之间存在显着差异。基本的互联网搜索显示相同标称电池的许多不同数字。图 1 显示了一项评估，但由于情况的固有性质，您会发现来自各种知名来源的令人惊讶的不同数字。

图 1：这张大大简化的图表给出了一些电池化学成分的自放电率的非常粗略的指示;请注意，它不是确定的，因为该主题非常复杂，并且有许多独特而细微的案例。(图片来源：电池大学)

注意自放电不容易准确测量;然而，由于它是一个非常重要的电池规格，因此有 DIY 安排以及复杂的仪器包可以做到这一点，图 2。

图 2：测量自放电的概念看似简单，但在实践中却颇具挑战性。(图片来源：电池科技在线)

问题在于，自我放电类似于您对储蓄的兴趣随着时间的推移而复利，除了相反的方向。一个百分点甚至一个小数点的差异起初可能看起来并不大，但累积效应是显着的。例如，高端筒管型LiSOCl 2电池的年自放电率可低至0.7%，40年后仍可保持原有容量的70%以上。相比之下，使用相同化学物质的低质量电池每年的自放电率可能高达 3%，并在十年内损失 30% 的容量。即使在最佳条件下，一些电池的标称自放电百分比甚至更高。

对于超低功耗的物联网设备，即使在各种“关闭”模式下，电池容量的自放电损失也可能与负载消耗造成的损失相当或更大。这是一个严酷的现实，在对电池容量和运行时间进行“粗略”计算时很容易被忽视。

我的永恒电池?

但我对自放电真正感到困惑的是：我有一个小厨房秤，1994年制造的(实际上我同时买了两个，打算送一个作为礼物，但没有发生;一个每天使用几分钟，而另一个很少使用)。

它们由 2014 年被 TE Con​​nectivity 收购的 Measurement Specialties, Inc. 出售。到那时，MSI 已经从主流的低端消费产品转向专注于与压力、振动、力、温度相关的传感器技术、湿度、超声波、位置和流体，主要用于工业/商业应用和工业。

您是否曾经因为未能充分描述自放电的影响而导致设计的使用寿命缩短?还是有人无意中或无意中用性能较低的电池代替了您在材料清单上指定的供应商和型号?也许您的供应链中出现了假冒或贴错标签的电池(毕竟，功能正常的电池相对容易伪造)。