3 倍率特性

　　選擇材料時，應考慮到其終端裝置的涌流和最大放電率。電池或電池組以高倍率放電會造成電壓下降。如果設計時沒有考慮到這方面，終端裝置可能會由于電壓不足而關閉。

　　高倍率的NiCd電池的連續放電率可達2C（電池額定容量的兩倍）甚至更高，具體取決于電池原料及內部阻抗。許多SLA電池的連續放電率可達3C甚至更高。大部分的鋰離子電池的連續放電率僅為1C，但采用該技術的新電池，其連續放電率極高，達到80A，可持續30秒，在與NiCd和SLA電池的競爭中具有很大的優勢。

　　4 循環壽命

　　電池的循環壽命是電池容量下降到其原始容量的某一規定百分比之前，電池所經歷的充放電循環次數。鉛酸電池的循環壽命約為250至500次，具體取決于制造商的產品質量和放電深度（放電容量最多至額定容量的60%）。NiCd、NiMH和鋰離子電池通常可耐受500-700次充放電循環，其容量僅下降為額定容量的80%。不管使用何種化學物質，電池放電深度越深，用戶可使用的循環次數就越少。

　　5 充電差異

　　鋰離子電池的充電方式不同于其它電池。SLA電池最好采用恒壓充電，速率通常為額定容量的1/10（C/10），充電時間為14-16小時，或涓流充電或浮充充電，充電速率為C/20 至 C/30。NiCd電池充電的終止推薦采用-△V的方式，此時充電器的電壓到達峰值。NiMH電池由于其發熱的特點，充電過程中要求采用溫度檢測，ΔT/Δt為其首選方式。特制的快充式NiCd和NiMH電池可在C/2-C/3的速率下充電4-6小時。極低阻尼鎳電池作為快充式電池的一種，可在1C速率下充電1小時。最后，鋰離子電池建議采用恒流/恒壓充電（CC/CV）。

　　通常，鋰離子電池供電的器械以1C的速率充電60-75分鐘至4.1V后，即可從原來的低能狀態達到電量80-90%的狀態。其它電池，除可采用高電流充電的特制電池外，同樣充電至80-90%時可能需要更多的時間。鋰離子電池還需慢充4-5小時至4.2V，獲得剩余的10-20%的電量。這種充電方式有兩個好處。用戶可以在極短的時間內獲得接近滿充的電量，且充電完成后的實際電壓絕不會超過4.2V。

　　須注意的是：如果僅將鋰離子電池充至4.1V而非4.2V，可延長其循環壽命；但其每次可用的電量將會下降。在某些醫療器械中電池是一種后備裝置，它始終保持充電的狀態，以保證隨時可用。鋰離子的化學性質決定其不適合采用涓流充電；鋰離子電池不能采用恒定浮充充電。但有幾種方法可以在不損害電池或影響醫療器械的基礎上，有效降低鋰離子電池過度充電的可能性。方法之一是在觸發電池再次充電前確保電池放電量至少為20%，隨后進行標準充電。鋰離子技術與SLA相比顯著提高了能量密度，在大多數情況下足以防止鋰離子電池電量完全充滿。

　　6 安全電路

　　圖3. 鋰離子電池組設計中需要采用電子安全裝置。電池組內還包含電量監測裝置和充電電路。

　　每種電池技術均有其一整套安全考慮。NiCd電池組帶有某種電流分斷設備以防止發生嚴重故障，這是優秀的電池設計必不可少的。NiMH具有發熱的化學性質，因此電池中需配有熱量感應設備，與充電器相聯系，防止過度充電，電池組本身還帶有電流分斷設備。在鋰離子電池組中，一旦發生過電壓，即有鋰金屬產生。這說明電池中應使用安全電路，使充放電過程中電池電壓保持在特定的范圍內（見圖3）。

　　雖然SLA電池一般不需要外部安全元件，但許多醫療設備制造商仍堅持將不可復位保險絲置于電池內部或周圍。由于大部分SLA電池都帶有突出的正負極板，如果沒有保險絲，當其置于金屬板上時，就很容易發生短路，而金屬板大量存在于醫療保健設備中。這些電池還可能出現其它短路的危險。如果發生短路，裝置即有爆炸的可能。鋰離子電池組短路的危險較小，安全電路主要用于保護電池。

　　在電池中加入安全電路增加了器械的成本，耗費了更多的空間。設計者必須認識到這些都是電池的選擇過程中會考慮到的權衡因素。總的來說，盡管有安全電路的存在，鋰離子電池仍可以縮小電池組體積，減輕其重量，并能釋放更多的能量。

　　7 電量監測

　　來越多的醫療器械制造商開始采用鋰離子技術，電池管理特性在行業中也越來越常見。電量監測設備可以為終端用戶提供一些信息，如電池預計使用時間等。管理特性的引入，很大程度上明確了電池電量評估及充電方案的執行。

　　就電池管理而言，使用鋰離子電池的設計者有多種選擇方案。例如，一些鋰離子電池電量監測設備中含有信息特征，可以報告已經過的充放電循環次數。此類信息在一些重要的醫療設備中具有重要作用。電量監測基本方法有兩種：基于電壓和庫侖計數。將兩種技術相結合的解決方案，其準確性高達99%。

　　8 耐高溫性

　　鋰離子電池在40°-45°C的高溫條件下，性能優于其它電池。SLA和NiMH電池在高熱量環境下無法正常工作。這成為其在急救工具中使用的一個限制因素，因為此時，使用者無法將他們的便攜式器械保存在低溫環境下。

　　結論

　　本文結合醫療器械的要求及鋰離子技術的特性，概述了便攜式電源系統設計的注意事項。并比較了鋰離子電池和其它化學電池的特性和容量。

　　在為便攜式器械選擇最佳電源方案時，必須對其總成本和整體性能進行評估。鋰離子技術的高電壓特性可以減少電池使用量，由此降低了電池組的成本，使之與使用鎳技術的電池大致相當。此外，鋰離子電池供應商不斷使用新材料，以降低電池成本。

　　鋰離子電池體積小、重量輕、能量高、循環壽命長、耐久性好、電壓高及耐熱性好的特點使其具有潛在的優勢。醫療電子產品制造商可以利用這些特性，拓寬產品市場，并最終給消費者、醫療專業人員和病人帶來治療等方面的好處。