电池的种类之锂电池参数信息-燚智能硬件开发周教授
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电池的种类
电池，便携物联网产品和可移动的智能硬件的主要供电来源。
电池和充电，是硬件设计中非常关键的一个板块，涉及数字部分和模拟部分很多知识。很多人学习硬件设计的时候，就是从电池和充电部分开始的。
电池分为可充电电池和一次性电池。常用的可充电电池主要是锂电池。镍氢电池、铅酸蓄电池在智能硬件产品上用的不多。超级电容也能够当电池来用。
一次性电池在智能硬件和物联网产品上用的主要是锂锰电池、锂亚电池、普通干电池等。
不管是一次性还是可充电电池，其基本工作原理都是电化学反应。充电的时候产生一定的化学反应，电能变成化学能。放电的时候反向化学反应，化学能转化成电能。
电池的主要参数：
容量、电压、放电电流、工作温度、充电电流、循环寿命、自放电率等。这些在硬件设计中都需要充分考虑到。
电池能容纳多少电，这是大家首先要考虑的：
容量：电池内部能存储多少电能。电池单位为“毫安时”mAh。例如1000mAh，就是以1000mA的电流持续放电，能放电1小时。
↑ 图：电池容量标识
电压：电池的标称电压。例如镍氢电池是1.2V，干电池是1.5V、纽扣电池是3V，手机锂电池是3.7V，对讲机锂电池是7.4V，笔记本电脑电池是11.4V等等。
↑ 图：电池电压标识
电池的实际容量可以理解为“毫安时x电压”。 不能单纯只看标称的容量。例如1000mAh@7.4V的锂电池，和2000mAh@3.7V的锂电池电量是一致的。2000mAh@1.2V的镍氢电池，比1000mAh@3V的铁锂电池电量更少。
电池容量除了用电压和毫安时来标称之外，很多时候还会用“瓦时”（Wh）来代替。瓦时是对电量的精确计量方式。例如航空公司规定的每个人只能携带不超过100Wh的锂电池上飞机。瓦x时=电流x时x电压，即电池容量乘以电池电压。例如10000mAh，3.7V的充电宝，其电量为10Ahx3.7V=37瓦时，如果带了3个就不让上飞机了。
电池电压虽然标称是一个固定值，但是实际上电池电压是个浮动值，充电充满了比标称电压高，放电放光了比标称电压低。标称电压可以理解为平均值。
例如3.7V的锂电池的充满电压为4.2V，放电可以放到3V以下。3V的锂锰纽扣电池，满电电压在3.3V左右，用光了之后电压只有2V。
能量密度：电池容纳的电量，和电池体积有关系，体积越大，电量越多。
同样的体积下，想要容纳更多的电量，只能靠更换电芯内部的材质。电池内部是依靠电化学反应来存储能量的，不同的材质存储的电能不同，这个参数叫做“能量密度”，单位是“Wh/KG”，每公斤电池能够存储多少瓦时的电能。
这个瓦时，和家庭用电的千瓦时是一个概念。拿特斯拉P90汽车举个例子，能存储90度电，就是90KWh，用的锂电池的能量密度大约在200Wh/KG，就是5公斤1度电，光是电池就有90x5=450KG那么重了。（除了电池之外还有保护壳、电路、冷却液等，电池包的总重量超过900KG，一辆同样大小的奔驰E级也就1800KG）
↑ 图：特斯拉电池包
90度电能跑400多公里，而一般的燃油车，只需要40KG的燃油就足够跑400多公里了，由此可见锂电池的能量密度比汽油低了非常多。这也就是为什么用电的大疆无人机只能飞二三十分钟，烧油的直升机能飞几个小时。
随着技术的进步，电池的能量密度在逐渐提升，像现在手机上流行的硅负极锂电池，容量密度比普通的锂聚合物的还要高30%以上。但是因为化学材料本身没有翻天覆地的变化，电池本身的能量密度也没有出现倍数级的增长，电池的应用场景也一样没有出现明显的变化。
↑ 图：燚智能周教授
原文来自燚智能硬件开发网（燚，yi，熊熊大火燃烧的样子）
