如何选择适合微型电池的蓄电池？

2025-09-29 理论教育版权反馈

【摘要】：对于前者，锂聚合物电池是最佳选择，而对于后者，起动用电池则最好选择便宜的铅酸蓄电池。表4-2总结了这些电池在性能上的排序。表4-2 蓄电池的比能量、比功率与循环寿命比较在微小型系统应用中，电池的制造技术与那些常规技术有所不同。除了平面分层加工技术外，这些微型电池目前发生反应的交换表面和衬底上的覆盖面积相当。这样的性能指标能够使锂聚合物电池的放电率与超级电容器相当。

蓄电池的技术和性能在本书的其他章节中会重点阐述。然而，对于其移动式应用，则更容易通过经济性来评判高性能电池使用的合理性。

一部130g的iPhone手机在2025年初的售价为800欧元（不包括用户入网费），达到6000欧元/kg。一辆850kg的雷诺汽车在同时期的售价是7000欧元，即8欧元/kg。对于前者，锂聚合物电池是最佳选择，而对于后者，起动用电池则最好选择便宜的铅酸蓄电池。

表4-2总结了这些电池在性能上的排序。

表4-2 蓄电池的比能量、比功率与循环寿命比较

在微小型系统应用中，电池的制造技术与那些常规技术有所不同。

电池的微型化，以及如何将其集成在硅片上，是一个研究热点^{[DAN 02，SAL 08，NAG 04，EFT 04]}。其主要目标是在同一块衬底上，直接将电池与其相关电路进行相连，如图4-7所示。

为了实现这个目标，目前有两种技术路线正在被探索：第一种是在柔性衬底上装配电池，然后将其放在电子器件上；第二种则是采用沉积法，在硅片上直接制成电池。(https://www.chuimin.cn)

与硅片集成的锂电池容量可以达到100～400μA·h/cm²，电压为3.8V。这些电池可以提供最大1～5mA/cm²的电流密度，并且能够循环使用10000多次（数据来自法国原子能署CEA）。集成在硅片上的微电池放电曲线如图4-8所示。

除了平面分层加工技术外，这些微型电池目前发生反应的交换表面和衬底上的覆盖面积相当。为了提高电池性能，研究人员在随后的电池制造中充分利用了第三维度，以“微型手风琴”的方式放置反应层，希望能将交换面增加10倍，而电池性能也可以相应地提高10倍^{[BAG 08]}。

图4-7 集成在硅片上的电池（图片来源：法国原子能署CEA）

图4-8 集成在硅片上的微电池放电曲线

麻省理工学院（MIT）的研究人员在研究压缩纳米粉末和复合电极的同时，发现通过改进离子交换技术，可以将电池的放电时间提高到10～20s（温度控制在200～400℃）^{[KAN 09]}。这样的性能指标能够使锂聚合物电池的放电率与超级电容器相当。

如何选择适合微型电池的蓄电池？

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