认识电池

数码与整机

径山茶

如今，飞速发展的科技带给我们的不仅仅是生活质量的普遍提高，更是生活方式的彻底改变，诸如DV(数码摄像机)、DC(数码相机)、Notebook(笔记本电脑)、PDA(个人数字助理)等众多数码设备正日益走进我们的生活。如果说这些数码设备是人们工作娱乐离不开的得力助手，那么电池就是给它们提供强劲动力的“幕后英雄”。电池是数码设备的动力源泉，离开了电池，它们也就成了无源之水，实际应用也将受到极大的限制。本期专题(E1、E4～E8版)，我们将详细介绍当前各种数码设备使用的主流电池，并提供一些选购、应用、维护的实例，希望能对大家有较大的帮助。
电池是指能将化学能、内能、光能、原子能等形式的能直接转化为电能的装置。最早的电池我们可以追溯到200年以前意大利物理学家伏打发明的伏打电池，它使人们第一次获得了比较稳定而持续的电流，具有划时代的意义。在伏打电池原理和研发精神的指引下，人们通过不断努力，开发了一代又一代的新型电池，从人们普遍使用的干电池到新型的太阳能电池、锂聚合物电池(Li-polymer)和燃料电池等等，不仅在电池容量、体积、使用方便程度等方面有很大突破，更重要的是在这些新型电池的研发过程中，渗透着人们强烈的绿色环保意识，在电池的开发、发展中以绿色环保作为重要的指导精神。

电池的种类及特性

在化学电池中，根据能否用充电方式恢复电池存储电能的特性，可以分为一次电池(也称原电池)和二次电池(又名蓄电池，俗称可充电电池，可以多次重复使用)两大类。一次电池又可分为普通锌锰(中性锌锰)、碱性锌锰、锌汞、锌空、镁锰和锌银六个系列；二次电池主要有镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、碱锰充电电池和铅酸电池等类型。在数码设备中，常用的电池类型是干电池(包括碱性电池)、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等。

附表：几种常见的二次电池的特性（图1）

干电池：这是使用最普遍的电池类型之一，主要指锌锰电池，其优点是能量密度较高，电流密度适当，易实现机械化生产等。碱性电池是干电池中的一个重要角色。相对于普通干电池来说，碱性电池容量较大，可以提供的放电电流也较强，因而在一些小电器中使用率较高。
镍镉电池(Ni-Cd)：镍镉电池是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的电池种类，它具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单。镍镉电池最致命的缺点是，在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短。所谓“记忆效应”就是电池在充电前，电池的电量没有被完全放尽，久而久之将会引起电池容量的降低。当然，我们可以通过掌握合理的充放电方法来减轻“记忆效应”。此外，镉是有毒的，因而镍镉电池不利于生态环境的保护。众多的缺点使得镍镉电池已基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。
镍氢电池(Ni-MH)：镍氢电池（图2）是早期的镍镉电池的替代产品，它是目前最环保的电池，不再使用有毒的镉，可以消除重金属元素对环境带来的污染问题。镍氢电池具有较大的能量密度比，这意味着可以在不为数码设备增加额外重量的情况下，使用镍氢电池能有效地延长设备的工作时间。同时镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似，在实际应用时完全可以替代镍镉电池，而不需要对设备进行任何改造。镍氢电池另一个优点是，大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”，这使镍氢电池可以更方便地加以使用。

服务寿命

电池是一种化学物质，因而也是有一定服务寿命的，诸如干电池(包括普通的碱性电池)等一次电池是不能充电的，服务寿命当然只有一次。对于充电电池，一般我们以充电次数来衡量其服务寿命的长短。镍镉电池的循环使用寿命在300～700次左右，镍氢电池的可充电次数一般为400～1000次，锂离子电池为500～800次。充电电池的服务寿命不仅受制作电池所采用的原料、制作工艺等因素的影响，还与电池的充放电方法及实际使用情况有密切关系。例如，某人于1985年开始使用的6节HITACHI(日立)镍镉电池，一直到现在还在继续使用，只是电池容量有些降低了。看来，只要使用方法合理，充电电池是完全可以达到甚至大大超过标称的服务寿命的。

电池的电压和容量

在电学上，常用电压、容量等概念来衡量电池个体的属性和性能。一般单个干电池(包括碱性电池)的额定电压为1.5V，镍镉电池和镍氢电池为1.2V，而锂离子电池是3.6V(有些厂商生产的锂离子电池标定的额定电压为3.7V)，相当于3节镍镉或镍氢电池串联所得的电压，一些常见的不可充电的锂电池的电压是3V。
容量是指电池存储电量的大小。电池容量的单位是“mAh”，中文名称是毫安时(在衡量大容量电池如铅蓄电池时，为了方便起见，一般用“Ah”来表示，中文名是安时，1Ah=1000mAh)。如（图2）中的GP超霸电池的额定容量是1300mAh，如果以0.1C(C为电池容量)即130mA的电流给电池放电，那么该电池可以持续工作10小时(1300mAh/130mA=10h)；如果放电电流为1300mA，那供电时间就只有1小时左右(实际工作时间因电池的实际容量的个别差异而有一些差别)。这是理想状态下的分析，数码设备实际工作时的电流不可能始终恒定在某一数值(以数码相机为例，工作电流会因为LCD显示屏、闪光灯等部件的开启或关闭而发生较大的变化)，因而电池能对某个设备的供电时间只能是个大约值，而这个值也只有通过实际操作经验来估计。
由于单个电池的电压和容量都十分有限，一般需要用几个电池组成电池组，以满足不同设备的实际供电需要。在数码相机中，最常见的电池组合方式是串联，即把电池正负极首尾相连，如把4节1.2V、1300mAh的电池串联，就组成了一个电压是4.8V、容量为1300mAh的电池组；而在笔记本电脑中，电池一般采用的是混联方式，既有串联也有并联(见（图3）)。