电池相关知识

    因为要做低功耗相关的开发，设备供电和系统功耗是关系到设备续航能力的点，在此，收集一些有关电池方面的基本知识，作为以后开发选型的参考。

    市面上的电池多种多样，他们的出现，满足了不同领域的需要。现阶段，所有的电池都是化学电池，也就说电池的电能来自电池内部物质的化学能，电池充放电对应于电池内部的化学反应。

    电池容量=能量密度*电池体积。后者一般是固定大小的，要提高容量，能量密度是关键。目前，最常用的电池类型为锂离子电池，手机、平板、笔记本、手表以及电动汽车所使用的。锂离子电池内部的化学能转化为电能，表现为电子的定向流动，克服内部电池做工。电池能量密度取决于电子的密度，

    电池容量(简写为C)，C=放电电流(恒流 以ma计算)*放电时间(小时 以 h)。例如，一节电池有250maH的电量，那么就是说，如果以2ma的平均电流向外供电，理论上可以维持125小时。

    电池电压在充满电时的电压时最高的，电池平均放电电压和正负电极材料有关，负极通常是石磨，正极材料有如下三种：

    钴酸锂|石磨 3.7V

    磷酸铁锂|石磨 3.3V

    尖晶石型锰酸锂|石磨 4V左右

普通电池

     这是市面上最常见的电池类型，一般分为1、2、3、5、7号电池，其中，5号(又称AA电池)和7号(又称AAA电池)尤为常用。

5号碱性干电池容量为600mAH~700mAH，无论什么型号的碱性电池，容量虽有不同，但是输出电压均为1.5V。

锂离子电池

电池有四个重要部件，正极(阳极，获得电子)，负极(阴极，失去电子)，电解质，隔膜。正负极是发生化学反应的地方，电解质是运送仅运送锂离子的地方。

上图是锂离子电池充放电的过程。就放电而言，电流从正极流向负极，电流的方向规定为电子流动方向的反向，那么电子在外部电路流动的方向是负极到正极，在流动的过程中，对电路做工。那从负极流出的电子是从哪里来的呢？原因很简单，金属锂在负极失去电子，被氧化成为锂离子，通过内部电解液向正极转移。正极材料获得电子被还原，被内部过来的锂离子中和。

理想情况下，电解液是锂离子的载体，而不应该是电子的载体。因此，在没有外部电路的情况下，电子是无法从负极转移到正极的，也就是没有电流流动。

纽扣电池

纽扣电池(button cell battery)，大多数纽扣电池都是一次性电池(不可充电)。按照内部的构造，分为碱性电池(LR)、锂锰电池(CR)、氧化银电池(SR)，字母数字后面的是电池的尺寸，像AG3、AG10、CR2016、CR2032，SR44.常用语不便于使用外部电源的小型携带式装置中，例如计算机、手表、电子体温计，各种电脑内置的备份电池。以下取自wikipeida。

锂电池尺寸编号使用IEC编号规则，前两位为数字直径(单位：mm)，后两位为厚度(单位：0.1mm)

以CR2032为例子，C代表锂二氧化锰电池成本，R代表圆形，直径为20mm，厚度约3.2mm，标称电压为3V，

    对于低功耗无线网络中的设备来说，尽管平均电流消耗很低，但是瞬时电流可能很高。

    当电池处于持续稳定的放电时，即使电池里面仍然有一些活性材料时，电池会到达它寿命的终点。当，放电速率不是持续的，而是断断续续的，或者是低电流周期时，电池里面活性材料的恢复赶上了材料的消耗速度，可以使得电池恢复它在高放电速率时的活性损失。

    一个避免大电流充电周期的方式是，当节点激活时，使用一个大电容作为对收发机的电源，当设备休眠时，电池给这个电容进行充电。利用大电容作为充电的缓冲，延长电池寿命。

    另一种方式是，电池本身有自放电率，即使电池没有使用，由于内部损耗，电池仍然会损失它的容量。

   计算电池在设备上的使用时间，第一个就是要规定使用场景。在极低功耗场景的使用中，休眠状态的电流对电池寿命的影响要大于活动状态下的电流消耗。

对于射频传输而言，长数据包比短数据包的误码率的可能性大，将射频功率与传输数据报的长短进行等比例的配合，用来减少重传次数，降低功率。

以上资料来自：Newnes.ZigBee.Wireless.Networks.and.Transceivers.Sep.2008.eBook-DDU.pdf

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