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功率技術/新能源  

專家開講:深入了解電池技術──Part 1

上網時間: 2013年12月10日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:電池  專家開講  Volta  類型  物理學 

筆者是具備30年以上經驗的電子工程師,對許多技術領域都有涉獵,包括數位、類比、電源、通訊、微控制器…等等。與我頗有交情的EETimes美國版技術專欄編輯Max Maxfield,知道我在電池技術方面有些研究,於是提議我寫一系列的專欄,為讀者介紹各種電池種類、相關技術、專業術語、規格以及使用環境。

接下來的文章筆者將詳細介紹各種類型的電池,並了解如何針對特定應用選擇適合的電池技術。電池是在1800年由義大利物理學家Alessandro Volta 所發明,如果Volta還在,應該會對目前他的發明如此無所不在(而且多樣化)而感到驚嘆。

但其實在某些應用中,選擇使用電容器或許比電池更適合。很驚訝嗎?也許在它們強調具備穩定、高浪湧能力供電時,你可能考慮過採用電容器;有時候涉及極輕負載,也有可能忽略常規的電源應用,而考慮採用超級電容。當我們進一步討論到電池的專業術語以及技術,希望能進一步釐清電容器與電池該如何抉擇。

而要針對一項特殊應用來選擇電池技術,要考量的因素有很多;除了相對尺寸、重量與成本(有便宜的、也有貴的,還有你根本負擔不起的!)。在接下來的系列文章中,筆者計畫將涵蓋的兩大重點包括:

1. 使用與儲存環境:這方面將探討的包括溫度、大氣壓力、海拔高度、機械應力、振動、安裝位置、輻射硬化(radiation hardening)、腐蝕侵襲、包裝/形狀、儲存與保存期限、產生的廢棄物/氣體、所需耗材、安全性、材料、RoHS規範…等等。

2. 應用:類型(包括主要、次要以及智慧型)、技術、化學品、效率與耗損、充放電週期與速度、放電深度、使用壽命、記憶效應、充電技術、電容/電池混合技術、容量、密度(能量與重量)、保護電路、量測與計量(gas gauge)、品質、可靠度、充電與運作時間。

自從Volta發明第一代電池,多年來電池已經演變出許多種類,包括以下這些技術:鉛酸(PbX)、鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)、鎳鋅(NiZn)、氧化鋅(ZnO)、鋅碳(Zinc-carbon)、氯化鋅(ZnCl2)、鋅二氧化錳(ZnMnO2,即鹼性電池)。

還有一系列的鋰電池:鋰-二硫化鐵(LiFeS2)、鋰-二氧化錳(LiMnO2)、亞硫醯氯鋰(LiSOCl2)、氟化碳鋰聚合物(LiCFX)、鋰二氧化硫(LiSO2)、鋰碘(LiI2)、鋰氯化鋁(LiAlCl4)、鋰鈷氧化物(LiCoO2 ,LCO)、磷酸鐵鋰(LiFePO4,LFP)、鋰錳氧化物(LiMn2O4,LMO)、鋰鎳錳鈷氧化物(LiNiMnCoO2 ,NMC)、鋰鎳鈷鋁氧化物(iNiCoAlO2,NCA)、鈦酸鋰(Li4Ti5O12,LTO)。

此外還有氧化銀(Ag2O)、銀鋅(AgZn)、硫化鈉(Na2S4),以及核子或原子電池。筆者不會一一詳細介紹所有的電池技術,只選擇一些常見或是值得認識的;而在接下來的專欄裡,筆者將開始介紹電池分類、常見規格以及專業術語,如果你有特別想知道的電池技術,歡迎留言!

編譯:Judith Cheng

(參考原文: All About Batteries, Part 1: Introduction,by Ivan Cowie;本文為高性能強固行工作站供應商MaxVision總工程師)





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