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AA/AAA 型号电池:一次性电池与可充电电池的误区解读

2024-06-11 15:04:49发布    浏览2次    信息编号:74921

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AA/AAA 型号电池:一次性电池与可充电电池的误区解读

AA/AAA电池应用非常广泛,但是很多人以为已经很成熟,没什么可研究的了。其实从一次性电池到充电电池,还有很多大家不太重视的误区和盲点,今天就来为大家系统讲解一下。AA/AAA电池分为一次性电池和充电电池。一次性电池主要有氢氧燃料电池、碱性电池、碳性电池、一次性锂铁电池等;充电电池主要有镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池、超低自放电镍氢电池、磷酸铁锂充电电池、3.7V转1.5V锂聚合物电池等。

1. 一次性电池

1. 氢氧燃料电池

上图是松下经过40年研究出来的氢氧燃料电池,它既是一个成功的产品,同时也是最危险的电池产品。

优势:

1、放电电压高,新出厂电压最高可达1.75V,超过镍锌电池的1.7V,截止电压在1.3V左右;

2、超低内阻。AA型电池的初始内阻约为10毫欧姆,相当于充满电的新镍镉充电电池。由于氢氧反应后生成液态水,使电解液的活性进一步增强。氢氧电池不同于其他任何电池,当电量耗尽时,内阻极低,约为3-5毫欧姆。

3、超高容量,能量密度约为同体积碱性电池的220%,接近锂电池;

4、超大放电电流,电流脉冲峰值可高达50A左右,远远超过白ELO的10A和镍镉电池的20A的上限,甚至可以启动汽车;

5.超级清洁环保,0污染。

缺点:

1、制造成本高,因为氢气的生产需要昂贵的电解设备,而由于氢气和氧气在常温下都是气态,封装它们的耐压电池槽成本异常高昂,导致AA商用电池的价格长期在15元/节左右,与三洋埃洛普的价格相当,远超埃洛普的生产成本。自从松下收购埃洛普之后,就停止了这种高价位氢氧电池的生产;

2、电池荷电保持效果差,3年荷电保持率不足70%,远不及碱性电池3年90%的荷电保持率,不宜长期存放,购买后应立即使用;

3、初始电压过高,导致一些质量一般的电器在需要串联电池时,烧坏、击穿电源电路,造成不可逆的损失;

4、低温性能极差,远不如镍镉电池。-10℃时电池的最大放电电流还不到25℃至45℃时的1%,而且放电非常困难。这一点和碱性电池一样糟糕。氢氧电池用电量超过50%时,电池含水量就会明显增多,电解液稀释浓度降低,凝固点也会升高,当温度低于-10℃时就会被水冻死。

5、由于氢、氧元素过于活泼,尤其是氢气,对压力容器的负荷非常大,即便是松下这样的高科技公司,也无法保证电池质量良品率达到100%。当电池长期闲置或者在小电流下使用时,容器内的液态水越来越多,容器本身在长期压力下发生金属疲劳损伤,进而发生漏液,导致电池短路。由于电池内氢氧含量严格配比,内阻较小,不会引起爆炸。但漏液的后果可能很严重,因为漏液的电池很可能残留电量非常大,产生的瞬间50A短路电流,会在局部用电设备产生超高热量,瞬间可以烧毁无线键盘或者鼠标。

由于这些缺点,氢氧电池被淘汰并退出了历史舞台。

最佳用途:睫毛笔、打火机

总体评分:3星

2.碱性电池

这是最常见的电池,随处都可以买到。

优势:

1、初始放电电压高,新出厂电压最高可达1.6V,截止电压在0.9V左右;

2、价格合理,市场渗透力强;

3、超高容量,高品质碱性电池,在小电流环境下可放出高达约的电量;

4、超低自放电,高品质碱性电池使用十年后仍能维持80%以上的电量,适合长期使用;

5.不含汞,清洁环保,污染低。

缺点:

1、在波动电流不是很高的情况下,电压波动很大,如果用于录音机,噪声会比较明显;

2、没有明显的放电平台,在大电流的间歇使用时,比如相机闪光灯,充电速度不理想,更不适合在超过0.1C的放电环境下持续使用,因为电压会下降很快,很难一次性放完电。

3、低温性能极差,在-10℃时只能放出25℃时15%左右的电量,不适合寒冷户外使用,而且放电非常困难。

4、内阻大,用得越多内阻增加得越快,放电结束时内阻可达10欧姆以上,在对电压要求高的情况下,电池可能还有很大的电量,但无法带动机器,因为电池内阻分压太多。

5. 漏液问题总是很难完全克服。我相信每个人都经历过。碱性电池不适合放在设备中超过一年。许多设备都被这些漏液的碱性电池毁了。无需解释。

最佳应用:录音机、成人电子玩具、无线鼠标

总体评分:6星

3.碳性电池

这是曾经很常见但现在不那么常见但可以购买的一次性电池。

优势:

1、便宜,真的很便宜。虽然现在看不到小厂生产的碳性电池,但是松下、东芝等国际一线品牌的碳性电池价格都在1元左右。

2、起始电压高,新出厂电压最高可达1.67V,截止电压在1.1V左右;

3、钢壳碳性电池的可靠性至今为止无可替代,几乎没有漏液的可能,保证了设备的安全;

4、超低自放电。具体有多低我也不清楚,官方和评测上都没有数据,反正很低。我有一台1996年买的日本卡西欧计算器,配置的是AA型松下钢壳红粒碳性电池,据说保质期只有两年。不过用了22年,电池没有漏液,也没有生锈,开机测试电压还是高达1.48V,计算器还能正常使用。

5、碳性电池的真实容量是最容易被误解的一点,完全是商家别有用心宣传一节碱性电池比六节碳性电池强。其实真正的优质碳性电池的容量是很高的,我可以负责任的说,比如松下红粒AA碳性电池的实际容量就比三洋大象低自放电镍氢电池还要高。但为什么那么多评测都说AA碳性电池只有左右呢?接下来我们在下面的碳性电池的缺点中会讲解;

缺点:

1、电池反应慢,也就是充电速度慢,电池越老,充电速度越慢。原因是碳性电池的电解液是糊状的,在使用过程中,糊状物会越来越稠,而电池中腐蚀锌皮的电化学反应是产生电能的来源,反应受到阻碍,所以放电较慢。因为钢壳碳性电池要把锌皮腐蚀干净才算彻底没电,所以常规测量电池容量用的所谓100MA的小电流对于碳性电池来说,太大了,电池没有那么快的反应,所以一次只能放出可怜巴巴的电量;当持续电流降到10MA时,电池一次能放出100%左右的电量;当持续电流降到1MA左右时,能把碳性电池的电量全部放完,一次能放出100%以上的电量。 所以石英钟使用碳性电池时,感受到的使用时间长短与碱性电池非常接近,如果说碱性电池能用2年,那么优质的钢壳碳性电池绝对能用1年半;

2、内阻较大,是由糊状电解液引起的,而且随着使用内阻越来越大;

3、低温性能下降严重,虽然没有碱性电池那么严重,但由于放电容量较低,低温下放电比较困难,不过由于一般用在超小电流设备中,所以不容易感觉到;

4、连续放电特性不佳,需选用间歇放电装置;

5、配方虽然有所改良,但还是有一定的污染。

最适合:遥控器、收音机、石英钟、无线键盘、电子计算器、门铃

总体评价:5星

4.一次性锂铁电池

这是一款制造时间不太长的电池,具有出色的放电能力。

优势:

1、起始电压高,新出厂电压最高可达1.79V,放电平台约1.5V,截止电压约1.15V;

2、优异的电池容量和持续大电流放电特性,全面超越碱性电池并碾压碳性电池;

3、在普通电流强度不规则波动下,电压几乎保持稳定,是最好的稳压电源,是录音笔等移动录音设备的福音;

4、低温性能优良。虽然不如镍镉电池,但目前是一次性电池中性能最优异的,在-10℃时仍能释放大部分电量;

5、固有的超低自放电特性,5年内可维持90%以上的电量,内部结构封闭,不易泄漏,方便长期保存;

缺点:

1、价格高,超过所有碱性电池和一些低自放电镍氢电池的价格,且不能充电,普通消费者不易接受;

2、初始电压过高,导致一些质量一般的小功率电器在需要四节以上电池串联使用时,容易烧坏、击穿电源电路,造成不可逆的损失。部分劣质一次性铁锂电池开路电压可超过2.0V,远远超过IEC标准。这也是国产一次性铁锂电池无法出口的重要原因,严重影响了此类产品的推广。

3.购买渠道少,在市场上很难见到、买到;

4、电池内阻高,远超一般碱性电池,新电池内阻超过200毫欧,使用一段时间后内阻会急剧上升,大电流使用时发热严重,短路情况下有爆炸危险,安全性不如镍氢电池。

5、表面看容量大,但实际在间歇或持续大功率用电器上使用时,其功率与自放电小的镍氢电池相当。因为在电池放电的中后期,更多的电压加在电池内阻上,更多的电流消耗在电池加热上。这种电池在小电流设备上使用时,性能更佳;

最佳适用场合:移动录音机、遥控器、收音机、石英钟、电子计算器、门铃、录音机、儿童/成人电动玩具、无线鼠标/键盘、大功率手电筒、电动剃须刀、相机闪光灯、电动牙刷、游戏控制器、卡西欧电子词典……80%以上使用AA/AAA电池的场合都非常适合使用。

总体评分:8星

2. 可充电电池

1.镍镉电池

技术非常成熟,动力电池非常好。

优势:

1.价格低廉,容易接受,最便宜的一类充电电池;

2、超低内阻,充放电效率高;

3、耐过充过放,实际使用寿命可达到标称500次循环寿命;

4、超大放电电流,AA电池峰值电流可达20A;

5、低温性能优异。在-20℃以下,其他电池要么失效,要么放电效果急剧下降,而镍镉电池受影响最小。而且在-20℃时,镍镉电池的电量保持率极佳,3年内可保持90%左右的电量。这具有现实意义,这也是军方至今仍无法摆脱镍镉电池的原因。

缺点:

1、容量较低,几乎是充电电池中最低的;

2、记忆效应严重,每次一定要尽量使用光伏充电,一次性充满;

3、污染严重。镉是一种污染环境的重金属;

4、初始电压较低,充满电时1.45V,放电平台在1.25V左右;

5、室温25℃下自放电严重,充满电后每月损耗25%-30%,3个月左右电池电量耗尽,需随时充电。

最佳应用场合:低温强光手电筒、儿童电动玩具、低温环境相机闪光灯

总体评价:5星

2. 镍氢电池

技术非常成熟,非常好的高容量电池

优势:

1.价格低廉,容易接受,相对便宜的充电电池类型;

2、内阻低,充放电效率高;

3.容量相对较高,约为镍镉充电电池的300%;

4、清洁环保、污染低;

5、记忆效应弱,无需每次都对电池充满电,方便维护;

缺点:

1、不耐过充过放,实际使用寿命达不到标称的1000次循环,甚至不如镍镉电池;

2、低温性能差,-10℃以下放电效果急剧下降,且放电困难;

3、放电电流一般,AA型电池的峰值不太可能超过10A;

4、初始电压较低,充满电时1.38V,放电平台在1.2V左右;

5、室温25℃下自放电严重,充满电后每月损耗30%-35%,约2-3个月电量便会耗尽,需按需充电。

最佳应用场合:强光手电筒、儿童/成人电动玩具、电动剃须刀

总体评价:5星

3.镍锌电池

未成熟的半成品电池,专供发烧友使用,有一定的使用价值。

优势:

1、高电压放电平台,初始充满电电压高达1.7V,放电平台在1.55V左右,截止电压1.4V,适合对电压要求较高的电器;

2、内阻低,不如镍镉电池低,但比一般的镍氢电池要好;

3、容量较高,是镍镉电池容量的200%以上,接近镍氢电池容量;

4、无记忆效应,无需完全放电后再充电;

5、清洁环保、污染低;

缺点:

1、不耐过充过放。过充或过放一次就会导致电池彻底报废;

2、充电器很难判断是否充满电,为了防止过充,一般电池很难达到满电,实际使用容量与镍镉电池相比并无优势;

3、室温25℃下自放电严重,充满电后每月电量损耗25%-35%,大概2-3个月电量就耗尽,需要一直开着电,费时费力。

4、维护困难。无论是工厂还是个人,对处于充电状态的电池进行维护成本是比较大的;

5、有效循环次数太少。商家和厂家一般不敢宣传循环次数,因为电池不管怎么存放和保养,循环寿命都不足100次,实际用户可能只用10次左右,如果不小心过充过放,电池就完蛋了。

最佳用途:相机闪光灯、电子血压计、球囊泵

总体评分:3星

4.超低自放电镍氢电池

其中最受欢迎的AA/AAA充电电池类型,技术成熟,价格从高到低种类繁多,市场前景广阔。

优势:

1、当然是超低自放电,国产爱功雄经过实际测试,3年剩余电量可以达到65%,国产大象3年可以达到70%,日本FDK大象10年可以达到70%,这个成绩还是比较可观的。

2、超低内阻,循环使用速度快。国产AA型低自放电镍氢电池的内阻在40毫欧左右,而日本FDK大象的内阻可在20毫欧以下,已接近全新充满电的镍镉电池的内阻。

3、放电电流较大,虽然国产的也能接近10A,但是日本FDK大象能超过10A,大电流放电能力不错。

4、记忆效应进一步减弱至几乎不存在,因此充电前无需放电;

5、低温性能有较大提高。虽然国产低自放电NiMH还有待提高,但日本FDK大象在-20℃以下有很好的放电能力。同等条件下虽然不如NiCd,但也非常接近了。

缺点:

1、不耐过充、过放,跟镍镉电池没法比,没有办法处理;

2、实际使用中,AA/AAA型的寿命根本达不到标称的2100次循环,即便你每次都非常注意不过充不过放,仪器测得智能充电器AA型400MA慢充200MA慢放,AAA型200MA慢充100MA慢放,AA型60%容量寿命只有600次左右,AAA型60%容量寿命只有300次左右;如果用快充,会更快挂机;

3、前期投资价格高,推广难度大;

4、购买渠道有限,假冒商品猖獗;

5、初始电压较低,充满电时1.42V,放电平台在1.25V左右。

最适合:相机闪光灯、儿童/成人电动玩具、电动剃须刀、电动牙刷、游戏控制器、卡西欧电子词典

总体评分:9星

5.磷酸铁锂充电电池

近年来开发的高性能充电电池比其他AA/AAA电池有很大优势。

优势:

1、超高放电电压,充满电初始放电电压高达3.4V,放电平台约3.2V,截止电压低至2.0V。一节电池达到另外两节AA/AAA电池电压之和;

2、超强抗过放能力,这是其他类型锂电池绝对不具备的特点,另外锂电池没有记忆效应,可以随时充电,非常方便;

3、超强耐高温性能,最高工作温度可达75℃,适合在恶劣环境下工作;

4、循环寿命保守计算在2000次以上,与镍氢电池2100次实验室数据有差距,磷酸铁锂充电电池在实际使用中达到2000次循环寿命并不难;

5、锂电池具有与生俱来的超低自放电特性,虽然不如一次性锂铁电池,但仍可与低自放电的镍氢电池相媲美;

缺点:

1、磷酸铁锂制备过程中,氧化铁在高温还原气氛下可能被还原为单质铁。单质铁会造成电池微短路,是电池中最忌讳的物质。会随着充放电次数的增加导致电池自放电越来越严重,直至失去实用意义。这也是日本一直没有将此材料作为动力锂离子电池正极材料的主要原因。

2、磷酸铁锂存在振实密度、压实密度较低等性能缺陷,导致锂离子电池能量密度较低,相对于低自放电镍氢电池不具备容量优势;

3、低温性能差。即使纳米化、碳包覆也无法解决这个问题。虽然有些厂家宣称磷酸铁锂电池在低温下的容量保持率很好,但也就是在放电电流很小、放电截止电压很低的情况下,一般设备在这种状态下根本无法启动工作;

4、材料制备成本及电池制造成本高,电池良率低,漏液可能性大。磷酸铁锂的纳米化及碳包覆虽然提高了材料的电化学性能,但也带来了其他问题,如能量密度降低、合成成本增加、电极加工性能差、环保要求严格等。虽然磷酸铁锂中的化学元素Li、Fe、P非常丰富,成本低廉,但制备出来的磷酸铁锂产品成本并不低。即使除去前期研发成本,材料的工艺成本加上制备电池的高成本,也会使得最终的单位储能成本更高;

5、产品一致性差。目前国内尚无一家磷酸铁锂材料厂能解决这一问题。从材料制备角度看,磷酸铁锂的合成反应是一个复杂的多相反应,有固体磷酸盐、氧化铁和锂盐,再加上碳前驱体和还原气相。在这个复杂的反应过程中,很难保证反应的一致性。

最佳应用场合:AA/AAA电池成对使用的场合,使用磷酸铁锂加占位桶,不担心漏液且需要较高电压要求的场合,例如剃须刀、游戏手柄等

总体评分:6星

6.3.7V至1.5V锂聚合物电池

新开发的AA/AAA充电电池是一款非常引人注目的概念产品。

优势:

1、具备锂聚合物电池超高容量特性,同体积下容量最高;

2、电池内置DC/DC升降压稳压集成电路,输出电压始终为稳定的1.5V输出,是理想的稳压器;

3.内置电池保护板,彻底防止锂聚合物电池过度放电;

4、全封闭电池结构,杜绝电池漏液;

5、清洁环保、污染低;

缺点:

1、锂聚合物电池的自然衰减和惰性导致锂电池从出厂开始容量就不断衰减,存储电压越高,自衰减越快;每次小电流充电时间越长,老化越快;每次大电流充电时间越短,内阻增大越快。

2.用于1.5V电池的设备需附加复杂而精密的控制电路,耐用性和可靠性,才能与锂电池本身的寿命相匹配,成本难以降低;

3、目前AA/AAA电池的使用场合非常有限,基本都是超低能耗设备,所以消费者对于其购买后再投入巨额成本增加电池容量的意愿并不是那么迫切;

4、电池内部集成的DC/DC升降压稳压集成电路和电池保护板也算超小功耗器件,特别是DC/DC升降压稳压集成电路的自功耗实在难以降低,无法忽略,这就让锂聚合物电池的高容量和低自放电特性变得毫无意义。一块充满电的3.7V至1.5V锂聚合物电池在任何温度环境下,用不到半年就几乎没电了;其它AA/AAA型充电电池在10℃左右的低温环境下,充满电存放半年还是没问题的,最常见的镍氢电池也能保留50%以上的电量,这就让这种电池的悲惨命运在所难免;

5、价格实在是太高了,是目前价格最高的AA/AAA型充电电池了,而且现在的低自放电镍氢电池价格便宜,耐用性也够强,基本没必要换成价格高的锂电池。四节爱老公加上傻瓜充电器的价格才几十元,傻瓜充电器简单便宜耐用,买一次用个十几年都不用担心。价格是这种电池推广的绊脚石。

最佳应用场合:不适合中小功率电器,适合较大功率电器,例如剃须刀、震动游戏手柄、相机闪光灯、电动牙刷

总体评分:3星

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