2023.10.16
在電池設計中，我們需要考慮哪些重要因素?
在電池設計中，我們需要考慮哪些重要因素?
電池無疑是現代科技和生活中不可或缺的元素之一，無論是我們的手機、筆記型電腦還是電動汽車，都需依賴電池提供能源。然而，電池的性能和適用性並非一成不變，我們需要根據不同的應用，進行電池的設計和優化，一起來看看在電池設計中，需要考慮哪些重要因素吧!
電池設計與模擬的重要指標
電池設計的複雜性在於，為達成電池的設計目標，需要在不同應用的需求之間找到最佳的權衡方案，其中有四個指標是決定電池性能的關鍵因素:
1. 電池的可充電性
首先決定產品需使用一次性還是可充電的電池，若是偶爾間歇使用的產品，例如煙霧報警器、玩具和手電筒，較適合一次性電池。反之，若產品需要長時間連續使用，例如筆記型電腦、手機或智慧手錶，則使用可充電電池更為合適。
2. 電池的能量和功率
可以把能量和功率的關係，想像成是一個有水龍頭的水桶。高能量的電池就像可以容納更多水的大水桶，可以儲存更多能量，而功率則像水龍頭的口徑，口徑越大排水速度越快，電池的功率也越高。
3. 電池的溫度範圍
電池的化學反應會產生熱能，電池的熱能也將決定產品的溫度範圍，甚至會影響使用者的生命安全，以常見的鋰離子電池為例，在 20 到 45°C 的溫度範圍內，鋰離子電池能夠以最大速率充電，若超出此溫度範圍，則需要使用涓流充電，而我們常聽到的電池爆炸意外，可能就是因為過度充電，或是在極端的溫度下充電所導致的。
4. 電池的電壓大小
電池的電壓是由電極材料決定，根據不同材料可以分成電壓範圍 1.2V 到 2 V 的水性電解質電池，以及電壓範圍 3.2V 到 4 V 的鋰離子電池。目前業界電子元件所需的最低電壓大多為 3V，因此電壓較高的鋰離子電池是較為合適的選擇。
電池設計的最大挑戰
世界上不存在適用於所有產品的完美電池，要為產品選擇合適的電池，就需要評估上述的電池指標，如何在這些指標之間做取捨，成為電池設計中最困難的挑戰，且往往需要經過性能測試後，才能發現電池的實際表現並不如預期，這樣多次的來回測試與修改，造成研發成本以及時間的不斷增加。
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