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專家開講:深入了解電池技術──Part 2-2

上網時間: 2013年12月20日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:電池  專家開講  化學反應  電力  定義 

以下我們延續上一篇文章(深入了解電池技術──Part 2-1),繼續介紹各種與電池相關的專業術語。

˙能量密度(energy density):以瓦特小時/每公升(Wh/L)或兆焦耳/每公升(MJ/L)為單位的能量對容量(或能量對尺寸)比;這個數字基本上是定義一顆電池以以尺寸來看,一顆電池的「強壯度」,也有的製造商以焦耳/每公升(J/L)來表示。

˙能量/消費價格(energy/consumer-price):以瓦特小時/一美元(Wh/$US)為單位,這允許不同的能量源在成本方面進行比較;有時這個比數與單位會反轉,例如美元/千焦耳($US/kJ)。

˙功率比(specific power):以瓦/每公斤(W/kg)為單位的功率對重量(或功率對質量)比值,這與能量比數不同,指的是一顆電池能提供的功率大小,數字越高通常意味著內部電阻越低。當負載電阻等於電池內部電阻與所有線路、連接器的電阻總和時,最大功率會傳遞至負載電流;不過因為高I2R損失,這種情況對於總能量傳遞並不非常有效。

˙電池芯(Cell):能以基本化學反應而產生電壓的最小電池封裝單位,若單一電池芯無法產生足夠的電壓、電流、功率或運作時間,可以將數個電池芯以模組或更大的封裝方式連結在一起。有部分化學物質,電池封裝或模組製造商必須要經過訓練或認證才能進行銷售,這是基於安全性、相關元件、電路以及對化學原料使用的一些特定需求。

˙鋰約當含量(equivalent lithium content,ELC):這是安全與旅遊、貨運主管機關針對鋰電池所訂定的一個概略性的鋰電池內容物分類標準(以公克為單位)。8公克的鋰約當含量約等同於100瓦特小時;因此要計算一顆鋰電池的鋰約當含量,就是用其瓦特小時數乘以8/100──ELC=Whx0.08。

˙最大連續放電電流(maximum continuous discharge current):能從一顆電池上安全且連續不斷地汲取的最高電流,同時基本上不會讓電池整體性能降低或是造成損壞。

最大放電電流脈衝(maximum discharge pulse current):在製造商額定秒數脈衝下,電池能放電的最大電流;其次是額定復原時間。這個數值通常都是由電池製造商所定義,以避免過度放電導致電池損壞或者是降低容量。

˙循環耐久性或循環壽命(cycle durability or cycle life):電池在無法達到其特定性能標準之前,可經歷的充放電循環次數;這種循環壽命是以特定的充放電情況來估計的。實際的電池運作壽命則會受到充放電循環速率與深度、以及其他因素影響,例如溫濕度;而放電深度越大,也會降低循環壽命。

˙充/放電效率(charge/discharge efficiency):這是一個百分比,為實際(充/放電過程)傳送之能量與額定能量的比值,其計算式是──實際能量/額定能量x100。

˙自放電率(self-discharge rate):在無電流負載的情況下,電池每個月會流失的電量比例;就算沒有電流負載,電池內仍會發生緩慢的化學反應,降低電池的電量,這也是電池有庫存期限的主要原因。

˙標示電池電壓(nominal cell voltage,或譯標稱電壓、額定電壓):電池製造商所公告的電池產品電壓值,通常為電池在使用壽命期間內的平均放電電壓。

˙端電壓(terminal voltage):在施加電流負載時通過電池兩端的瞬態電壓(未穿過負載);這會隨著充電狀態、及充放電電流歷程與環境而變化。

˙開路電壓(open-circuit voltage):在無施加電流負載時,穿過電池端點的電壓;開路電壓在電池以最佳充電方法充電之後的「最新鮮」狀態下達到最高,有些電池的化學物質則是需經過一至兩次充放電週期,才會達到最高峰值。

充電電壓(charge voltage):將電池充飽時的電壓值。

˙浮動電壓(float voltage):當電池被充飽之後,要維持其100%電量所需的電壓值;這用以補償電池的自放電。

˙截止電壓(cut-off voltage):可允許之最小端電壓值;這是電池製造商所認為的電池空量狀態,在此電壓值之下運作電池是不建議的,除非電池被設計為可處理深度放電的型態。

˙充電技巧:可充電電池的規格有很多種,大多數是以特定化學物質為基礎,有些是簡易的限定電壓、恆定電流技術,有些則是採用簡易的限定電流、恆定電壓技術,其餘則是多階段充電(multiple-stage charging)的組合與變化。這些我們在未來會更詳細討論。

˙放電深度(Depth of Discharge,DOD):電池放電量佔據額定電池容量的比例,當一顆電池達到80%的DOD,就算是深度放電。

˙荷電狀態(State of charge,SOC):電池目前容量在額定容量中所佔比例,此SOC值通常藉由在一段時間內整合的負載電流來計算,智慧型電池通常也是用這種方法,提供比僅單獨監測端電壓更精確的荷電狀態量測。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: All About Batteries, Part 2: Specifications & Terminology,by Ivan Cowie)





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