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power-sonic蓄电池一次电池的选择

2026-04-22 15:19:48 点击:

 锌碳,也称为碳锌或勒克兰谢电池,是最古老且成本最低的一次电池之一。它提供1.5V电压,常随消费电子产品一同提供。第一款锌碳电池由乔治·勒克兰谢于1859年发明,属于湿式电池。

碱性. 碱性锰电池,也被称为碱性电池,是锌碳电池的改进版,提供1.5V电压。刘易斯·厄里(1927–2004) 于1949年在美国俄亥俄州的Eveready电池公司实验室工作时发明了碱性电池。

碱性电池在高负载电流下的能量输出高于锌碳电池。此外,普通家用碱性电池提供的能量比普通锂离子电池高出约40%,但在负载能力上不如锂离子电池。碱性电池的自放电率非常低自放电并且在耗尽时不会像旧式锌碳电池那样泄漏电解液,但并非完全防漏。

所有原电池在放电时都会产生少量氢气,因此电池供电设备必须具备排气功能。电池内部压力积聚可能会导致密封破裂并引发腐蚀。这种腐蚀表现为羽毛状结晶结构,会蔓延至设备中的相邻部件并造成损坏。

锂铁二硫化物(Li-FeS2)是原电池家族的新成员,性能优于碱性电池。锂基电池通常提供3伏或更高的电压,而Li-FeS2为1.5伏,以兼容AA和3A大作格式。它的容量更高,内阻更低。这使其能够应对中等至重负载,非常适合数码相机。此外,它还具有更好的低温性能、优异的防漏液能力和低自放电特性,可在常温下储存15年。

Li-FeS2的缺点在于价格较高,且由于阳极含有锂金属,存在运输问题。2004年,美国运输部(DOT)和联邦航空管理局(FAA)禁止在客运航班上批量运输原电池,但只要锂含量不超过规定限额,航空旅客仍可随身携带。每节AA尺寸的Li-FeS2电池含0.98克锂;原电池的航空运输限制为2克(可充电锂离子电池为8克)。这限制了每位乘客只能携带两节电池,但也有例外情况,允许携带12节样品电池。(参见BU-704a:通过航空运输锂基电池)

Li-FeS2电池包含以正温度系数(PTC)形式的安全装置,该装置在高温下限制电流,恢复正常后复位。与AA和3A大格式的NiMH电池不同,Li-FeS2电池无法充电。充电、电池反向安装、混入耗尽的电池或添加异物电池可能会导致泄漏或爆炸。(参见BU-304a:锂离子电池的安全问题BU-304a: Safety Concerns with Li-ion)

图1和图2比较了碱性电池和Li-FeS2电池在50mA脉冲读档下的放电电压和内阻。值得注意的是锂的平坦电压曲线和低内阻;碱性电池则表现出电压快速下降,且使用过程中电阻永久性增加。这缩短了运行时间,尤其是在高负载下。

Voltage and internal resistance of alkaline on discharge

图1:碱性电池放电时的电压和内阻。
内阻上升,导致电压下降。来源:劲量

Chart222

图2:放电时锂的电压和内阻。
内阻保持较低,电压保持平稳。来源:劲量

锂硫酰氯(LiSOCI2 或 LTC)是最坚固的锂金属电池之一。其耐高温和强振动的能力使其适用于水平钻井,也被称为水力压裂。据说某些 LTC 可在 0°C 至 200°C(32°F 至 392°F)的温度范围内运行。其他应用包括医疗和传感器领域。

凭借超过500Wh/kg的比能量,LTC的容量是最佳锂离子电池的两倍。其标称电压为3.60V/单体,放电截止电压为3.00V。续航时间不仅取决于容量,热条件和负载模式也会产生影响。恒定电流比脉冲负载更持久,这一现象适用于大多数电池。

像碱性电池一样,锂硫酰氯电池的内阻相对较高,仅适用于中等放电负载。如果存放一段时间,锂阳极与碳基阴极之间会形成一层钝化层,施加负载时该层会消散。这层膜通过降低自放电率并延长保质期来保护电池。(参见BU-701:如何激活电池)

LTC 是最强大且能量密度最高的电池化学体系之一,应仅由受过专业训练的人员使用。出于安全考虑,该电池不用于消费类设备。

锂二氧化锰(LiMnO2 或 Li-M)类似于LTC,但具有较低的比容量,且适合公众使用。其电压为3.0–3.30V,比能量约为280Wh/kg。Li-M价格经济,寿命长,可承受中等负载,同时能提供高脉冲电流。工作温度范围为-30°C至60°C(-22°F至140°F)。典型应用包括计量传感、医疗设备、道路收费传感器和摄像头。

锂亚硫酰氯(LiSo2)是一种电压为2.8V、能量密度高达330Wh/kg的一次电池。它的工作温度范围宽广,为-54°C至71°C(-65°F至160°F),在室温下的预计保质期为5至10年。锂亚硫酰氯电池制造成本低廉,常被军方使用。伊拉克战争期间消耗了数吨这种电池,但目前正逐渐被性能更优的Li-M电池所取代。

注:一次锂电池也被称为锂金属电池。其正极是碳,负极含有活性物质,这与锂离子电池相反,锂离子电池的特点是负极是碳。

表3总结了最常见的原电池。

一次电池 碱性 二硫化铁锂(LiFeS2) 亚硫酰氯锂(LiSOCI2 或 LTC) 二氧化锰锂(LiMnO2或Li-M) 锂亚硫酰氯
比能量 200Wh/kg 300Wh/kg 500Wh/kg 280Wh/kg 330瓦时/千克
电压 1.5V 1.5V 3.6–3.9V 3–3.3V 2.8伏特
功率 中等 优秀 中等 适度的
钝化 不适用 中等 中等 中等 适度的
安全 良好 良好 预防措施 良好 预防措施
定价 低价 经济型 工业级 经济型 工业的
保质期 10年 15年 10–20年 10–20年 5-10年
工作温度 0°C 至 60°C 0°C 至 60°C -55°C 至 85°C,短时间可更高 -30°C 至 60°C,部分支持 -55°C 至 90°C -54°C至71°C
使用说明 消费类设备 替代碱性电池,提供更高功率和更长续航时间 水平钻井,(水力压裂)。非消费类用途。 仪表感应、医疗设备、道路收费传感器、摄像头 防护;被LiMnO₂取代