如何确定哪种电池将最好地运行您的项目

概述

本教程是关于电池的（如果您不知道的话）-以及如何确定哪种电池将最好地运行您的项目！我将同时介绍可充电电池和“一次性”电池，并尝试涵盖我从这些令人惊讶的复杂电子元件中学到的所有知识！

如何测量电池

有几种“测量”电池的方法，下面是我将要比较的方法

尺寸 》

这很简单，电池有多大？铅酸电池的体积不会比C电池小得多。纽扣电池的体积不会超过四分之一。还可能需要标准尺寸，例如AA和9V。

重量和功率密度

这是一个性能问题：更高的质量（和更昂贵的）电池将具有更高的功率密度。如果重量是项目的重要组成部分，那么您将需要使用重量更轻，密度更高的电池。通常以瓦特/小时/千克表示。

价格

价格几乎与功率密度成正比（您为更高的密度付出了更多）并与功率成正比容量（您为更多容量支付更多费用）。较小，更轻的包装中需要的功率越多，您将需要支付的费用就越多。

电压

电池的电压取决于内部使用的化学物质。例如，所有碱性电池均为1.5V，所有铅酸均为2V，锂为3V。电池可以由多个电池组成，因此，例如，您很少会看到2V铅酸电池。通常，它们在内部连接在一起以制成6V，12V或24V电池。同样，大多数电子设备使用多种碱来产生其运行所需的电压。

别忘了电压是“标称”测量值，实际上是从1.5V AA电池开始的1.6V，然后迅速下降至1.5V，然后缓慢下降至1.0V，此时电池被认为是“死电池”。

可重复使用性

某些电池可以充电，通常可以充电100次。

功率容量和功率容量

由于这是测量电池特别令人困惑的部分，因此我将对其进行详细讨论。

功率容量是电池中存储的能量。该功率通常以瓦特小时表示（符号 Wh ）。瓦特小时是电池提供的电压（V）乘以电池在一定时间内（通常以小时为单位）可以提供的电流（安培）数。电压*安培*小时= Wh。由于电池类型的内部化学性质（碱性电池，锂电池，铅酸电池等），电压几乎是固定的，因此通常仅在侧面打印安培小时测量值，以Ah或mAh（1000mAh = 1Ah）表示。要获得Wh，请将Ah乘以标称电压。例如，假设我们有一个3V标称电池，容量为1Amp-hour，因此它的容量为3 Wh。 1 Ah表示理论上我们可以在1小时内消耗1 A的电流，或者在10小时内消耗0.1A的电流，或者在100小时内消耗0.01A的电流（也称为10 mA）。

但是，我们从电池真正汲取的电流量（功率容量）通常受到限制。例如，一个额定值为1 Ah的纽扣电池实际上不能在一个小时内提供1 Amp的电流，实际上甚至不能提供0.1 Amp而不会过度扩展。这就好比说人类有能力行驶30英里：当然，跑步30英里与走路有很大不同！同样，一个1Ah的纽扣电池在1000小时内提供1mA的电流也没有问题，但是如果您尝试从中汲取100mA的电流，则持续时间将少于10小时。

例如，在此图中，纽扣电池可以驱动一个3.9Kohm电阻，在降到2V之前可提供230mAh（其额定值），但是如果是1Kohm电阻，则只能提供125mAh（图片来自http://biz.maxell.com/zh_cn/product_primary/？pci = 9＆pn = pb0002）

功率能力的度量方式为 C 。 C 是安培小时容量除以1小时。因此，2Ah电池的 C 为2A。电池“喜欢”从中汲取的电流量以 C 表示。 C 越高，可以从电池汲取的电流越多，而不会过早耗尽。铅酸电池可以具有很高的 C 值（10 C 或更高），锂纽扣电池可以具有非常低的 C ）

铅酸电池

铅酸电池（上图）是工业上的主力电池。它们非常便宜，可充电且容易获得。铅酸电池用于机械，UPS（不间断电源），机器人和其他需要大量功率且重量不那么重要的系统中。铅酸电池采用2V电池，这意味着您可以使用偶数伏特的电池。最常见的电压是2V，6V，12V和24V。

优点：便宜，功能强大，易于充电的高功率输出功能。

缺点：很重，因为功率密度很低，所以电池往往是非常大的砖块。

价格：带有7Ah充电能力的12V铅酸电池大约需要$ 25。

功率密度：7 Wh/kg。

碱性

碱性电池是您会遇到的最常见的电池。它们是每家商店出售的产品，因此非常适合需要“用户可维护”的项目。它们具有比NiCads高的功率密度，并且比NiMH具有更好的功率密度。但是，它们是一次性使用。电池为1.5V，尺寸从纽扣电池到AAAA到D电池不等。关于使用标准电压具有多个尺寸的一件好事是，当您需要更大的容量和功能时，始终可以仅指定下一个尺寸。如果在约0.1 C 时放电，您将获得已发布的容量速率。

6V灯笼电池（由上图所示）是由几个大型电池组成的超大型碱性电池，它们的使用非常方便可以在许多商店买到，具有很大的容量和功能，您可以轻松地将其标签夹/焊接到它们的选项卡上。

9V电池是一个奇怪的例子：它们实际上是由6个非常小的1.5V电池组成的，几乎与纽扣电池一样大。结果，它们具有非常低的容量和能力并且非常昂贵。如果消耗的电流超过20mA，那么使用它们可能不是一个好主意。

价格： AA尺寸电池的价格约为1美元，充电容量高达3000 mAh。

功率密度： 100 Wh/kg

优点：流行，众所周知，安全，保质期长

缺点：不可充电，功能低

镍镉电池（镍镉）

这些是长期流行的较旧的可充电电池。它们采用“标准小型”电池尺寸，例如AA，AAA，C以及矩形形状，使它们更易于嵌入外壳中（请参见上图）。由于NiMH电池具有更高的功率密度，因此近来很少使用它们。但是，它们更便宜，并且仍在性能不如价格重要的许多无绳电话，太阳能灯和RC汽车中使用。另一件好事是它们的放电速度比镍氢电池慢。 （也就是说，它们将保持更长的充电时间。）电池单元的电压为1.2V，通常捆绑在3个“电池组”中，可提供3.6V电压。

优点：价格便宜，坚固耐用，具有“标准”尺寸，易于充电。

缺点：功率密度较低，每隔一段时间需要“完全放电/充电”循环，以减少“记忆效应” （电池板上晶体的生长），含有有毒金属。

价格： AA尺寸的电池售价约为1美元，充电容量最高为1000mAh。

功率密度： 60 Wh/kg

镍氢电池（镍氢）

这些是更受欢迎的充电产品，它们也有“标准”尺寸。在许多情况下，它们是标准碱性电池的良好替代品。每节电池的电池电压为1.25V，低于碱性电池的1.5V，但高于镍镉电池的1.2V。关于它们，最令人讨厌的是它们的高自放电，尽管电池技术得到了改进，并且市场上有一些低自放电的电池。它们喜欢在约0.1 C 下充电，但可以在0.2 C

优点下放电：在大多数情况下可以替代碱性电池，具有高功率密度，“标准”尺寸，比碱性电池更好的功能，非常容易充电但不那么坚固。

缺点：比镍镉电池贵，服务寿命不长，自放电很快。

价格： AA尺寸的电池售价约2美元，充电容量高达2500mAh。

功率密度：100 Wh/kg

锂离子（Li-Ion）和锂聚合物（LiPoly）（Lithium Polymer）

有关该主题的完整指南，请在Adafruit学习系统中查看“锂离子和锂聚合物电池”

这些是可充电电池技术中的最新技术，并迅速成为最常见的可充电电池便携式摄像机，手机，笔记本电脑等消费类电子产品。它们非常轻巧，不介意高放电率，并且功率密度很高。但是，它们非常脆弱，需要特殊的电路来防止其爆炸！这意味着原始的锂离子电池非常稀有且非常危险。大多数锂离子电池带有保护电路，可确保电池安全运行。如果要使用锂离子电池，最好的选择是使用便携式摄像机或手机电池，并使用与其配套的充电器。锂电池的电压约为3.6V，因此您会看到3.6V和7.2V是最常见的电池电压。它们可以轻松提供高达1 C 的电流，有些可以高达10 C ！

优点：超轻，高功率，高能力，高电池电压。

缺点：昂贵，精致，如果滥用会爆炸！

价格：替换的“手机”电池成本约为10美元，并且具有约750mAh的充电容量。

功率密度：锂离子为126 Wh/kg，锂聚合物为185 Wh/kg

锂电池和纽扣电池

您将看到的大多数锂电池都是纽扣/纽扣电池形式。纽扣电池是小圆盘（见上文），通常使用锂电池（3V），但也使用碱性电池，锌空气和锰（1.5V）。

它们非常小，非常轻，非常棒适用于小型，低功耗设备。它们也相当安全，保质期长，每单位价格也很便宜。但是，它们不能充电，并且具有较高的内部电阻（如果只使用一两个电阻，这使得它们相当安全），因此它们不能提供大量的连续电流：0.005 C 大约在容量严重降低之前可以达到的最高水平。但是，只要“脉冲”（通常约为10％的速率），它们就可以提供更高的电流。

目前使用的最受欢迎的纽扣电池之一是CR2032，其直径为20毫米x 3.2毫米厚，在3V电压下可提供220mAh。锂纽扣电池可以和CR2477（24mm x 8mm）一样大，容量为1000mAh，价格为$ 3.50

您会看到的唯一另一个锂电池是CR123，它是3V电池比AA电池厚一点，也比电池短一点。

优点：轻巧，高密度，体积小，价格便宜，电池电压高，易于堆叠以提高电池寿命电压，保质期长。

缺点：不可重复使用的低电流消耗功能，需要特殊的支架。

价格：CR2032的价格约为0.35美元（220 mAh）是$ 1.50（1300Ah）。

功率密度：：270 Wh/kg

如何为您的项目选择合适的电池

确定，所以您有一个项目，现在想用电池为它供电，如何选择最佳的电池

最简单的两种情况是极端情况：

您的项目是否非常耗电？投影仪，大型音响系统和机动化所有项目均取决于电流的安培数！您将需要使用灯笼电池（一次性使用）或铅酸电池（可充电）。如果您打算对电池“滥用”（大量使用，将其完全耗尽），则可能需要查看“海洋深循环”电池。

是您的吗？项目是超小型的，就像两边都是一英寸？您将必须使用锂纽扣电池（一次性使用）或小型锂聚合物电池（如用于小型RC飞机的锂聚合物电池）。/li》

还有其他一些非常流行的案例：

您是否需要做很多这样的事情？ 使用流行尺寸的廉价碱性电池。

是否需要用户维修？ 9V或AA尺寸电池是通用的！

《强烈需要输入5V以上的电压吗？ 3个碱性（4.5V）或4个NiMH电池（4.8V）会让您很接近-检查电路，看看它是否将在这些稍低的电压下运行

制造“可充电电池组”？ 使用您当地的业余爱好/电子产品/维修店的电池座并坚持使用镍氢电池，然后用高品质的充电器为其充电。

是否要用可充电电池代替碱性电池？进行测试以确保较低的电压不会使设备感到不满意。

是否需要堆叠电池？请记住，只有当电池具有匹配的时，才要堆叠电池C 和Ah的能力，如果您堆叠9V和AA来制造10.5V，则9V将在1/10的时间内流失，剩下1.5V。

想要充电电池可以使用很长时间？使用具有传感器的高品质充电器，以保持适当的充电和trick流充电。便宜的充电器会杀死您的细胞。
责任编辑：wv