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能否取代碱性和镍氢?两款5号锂电池对比测试

来源:英亚体育app 作者:英亚体育app官网 发布日期:2022-09-29 12:30:11   浏览量:4

  有娃之后,家里的电动玩具越来越多了,电池的需求量也十分可观,普通碱性电池根本不抗用,传统镍氢充电电池也容易出现动力不足的情况,玩具产品迫切的需要新一代大容量高性能电池的支持。

  近年来数码产品和电动汽车都已普及锂离子电池,家用最常见的5号电池却依然在使用几十年前的产品。今天我给大家介绍两款5号锂电池,分别是可充电锂电池和一次性锂铁干电池,并与传统的镍氢充电电池和碱性干电池进行对比,看看能否完成取代它们的重任。

  锂离子充电电池的电压比较高,钴酸锂/三元锂是3.7V,磷酸铁锂是3.2V,他们也有各种尺寸的圆柱状电池型号,比如14500就与普通5号电池看起来没区别,但由于电压高了一倍以上,所以是无法直接使用的。

  近年来有些品牌通过内置变压器的方式,将锂离子充电电池的电压降至1.5V,这样就可以直接使用在任何支持5号电池的设备上面了,其中最知名的就是南孚5号充电锂电池。(4节带专用充电器售价154元,单节成本31元)

  变压后的锂电池依然保留了锂离子电池的一些基础特性,比如充电速度快、输出电流大、大功率输出衰减小,还拥有一个最大的亮点,内置电压器可以在放电时维持1.5V全程恒压,电压完全不会随着电量的下降而衰减,而普通碱性电池和镍氢充电电池的电压会逐渐下降,这样在电压要求比较高的电动玩具设备上,5号充电锂电池的动力会更加充足,不会出现越用越不给力的情况。

  但是,内置变压器也有缺点,变压器会占用一些空间导致锂电池本体空间受到挤压,再加上变压也会有效率损失,因此5号充电锂电池在容量方面并没有明显优势,反而看上去缩水了。南孚5号充电锂电池的标称容量是2775mWh,换算一下只有1850mAh,要知道2500mAh的镍氢充电电池已经比比皆是了,那么南孚新一代锂电池还有优势吗?

  测试方法为恒定电流放电,以1.0A、0.5A、0.2A电流分别测试三次,放电截止电压均设为1.0V,因为传统的镍氢电池和碱性电池到了1.0V就放不出来多少电量了,而且多数电子设备在低电压时就无法使用了。

  结果一目了然,变压器的存在让电池的放电电压全程恒定1.5V,1.0A大电流放电时有些许压降,但放电曲线依然是一条大直线A小电流放电最多放出了2600mWh的能量,这与官方标称2775mWh的差距不大。

  注:我的测试设备不够专业,可能是接触电阻或线阻偏高的关系,测什么电池的容量都有些偏低,与我之前的测试成绩有出入,不能跨设备对比。但同一台设备测不同种类电池的成绩依然是很有参考价值的。

  我选择了镍氢充电电池当中名气最大的松下eneloop pro进行对比。(4节104元,单节成本26元)

  镍氢充电电池主要有两个档次,价格便宜、容量较小、循环寿命较高的一类,大概是2000mAh 2000次循环,价格较高、容量较高但循环寿命较低的一类,大概是2600mAh 500次循环。松下eneloop pro就属于后者中的明星产品,标称容量2550mAh,虽然不是最高的,但一致性和内阻优势明显,所以更适合大功率产品使用。

  垃圾Win10在我测试过程中自动更新重启了,导致松下0.2A测试数据没有保存,还好有照片

  很典型的镍氢电池放电曲线,电压随着容量的下降而下降,平均电压1.2V左右,多数能量在1.2V左右放出。0.2A小电流放出了2436mAh,与标称2550mAh很接近,1.0V大电流也放出了2280mAh,损失不大。

  以mAh这个常用容量单位对比的话,松下镍氢的容量要比南孚锂高很多,但这样比是不公平的,镍氢1.2V的平均电压比锂电池1.5V的平均电压低,乘以电压后的mWh(毫瓦时)才是真正的能量单位。但即便以mWh为单位进行对比,松下镍氢也要强于南孚锂。

  所以从容量和续航角度考虑,5号充电锂电池并不是镍氢充电电池的对手,但它全程1.5V恒压也是一大优势,通俗一点的说法就是电动玩具会更给力,动力不会有衰减,在一些对电压要求较高的设备中,比如游戏手柄、鼠标中使用时,续航可能会更长。

  很多人可能第一次听说一次性锂铁干电池,是不是跟磷酸铁锂电池有啥关系呢?答案是毫无关系。

  锂铁干电池,全称锂-二硫化铁干电池,它的分子式是LiFeS2,是一次性电池,不同于人们通常所说的铁锂电池,铁锂电池的全称是磷酸铁锂电池,分子式LiFePO4,属于二次电池。锂铁电池的正极是二硫化亚铁,负极是金属锂,作为一种不含铅、镉等的绿色产品,它被认为是继碳性电池、碱性电池之后的第三代干电池。

  锂铁电池的标称电压也是1.5V,实际电压略高,容量更大,重量更轻,唯一的缺点就是成本高,作为一次性干电池,它并不能像充电电池那样通过反复使用来摊薄成本,所以价格是妨碍锂铁电池取代碱性电池的最大障碍。

  耐时是锂铁电池中比较知名的品牌,一直在积极科普和推广锂铁电池,产品本身也不错,我很早就推荐过,一直都在使用,实标容量3000mAh,比同规格的碱性电池、镍氢电池、充电锂电池都要高。(8节40元,单节成本5元)

  测试结果线mAh,损失不大,虽然大电流放电时压降比较明显,但整体平均电压依然比较高,换成能量单位mWh后的优势就更明显了。

  碱性电池名气最大的自然是南孚聚能环了,毫无争议,就用其最新款做对比。(南孚聚能环2代40颗装74.9元,12颗装27.9元,单节成本2元左右)

  测试成绩有没有让大家大跌眼镜呢?0.2A小电流放电也才2167mWh,0.5A接近减半,1A再次减半,大电流放电时的容量损失惨不忍睹,这就是玩具中碱性电池不耐用的根本原因,功率需求越大,碱性电池就越不耐用,镍氢电池都能达到碱性电池的两三倍,而锂铁电池更是可以达到四五倍。

  其实以0.1A甚至更小的电流放电的线mAh左右容量,我之所以没做小电流测试,是因为太费时间了,大家从图表中可以看到,0.2A放电都要花将近十个小时才能测完,0.1A实在没法测……

  但实际上,一些仪表或遥控器就是以极小的电流在放电,所以碱性电池适合在这类小功率电器中使用,成本低,续航也不差,但碱性电池还有个致命缺点,如果没电后忘记换电池的话,电池漏液把设备弄坏就损失大了。

  所以,锂铁虽然成本是碱性的2倍以上,但大电流放电时的能量是2-5倍,还没有漏液风险,所以价格并没有看上去的那么贵,可以说锂铁对阵碱性是完胜,完全可以取而代之。

  汇总成绩如下,仅包括mWh能量,具体的放电电压曲线与mAh容量数据请参考前文中的截图。

  1、仪表、遥控器等几个月才换一次电池的设备,继续使用碱性电池是最经济实惠的,但注意没电后要及时更换,否则碱性电池可能会漏液损坏设备。充电电池放在这种设备里面毫无优势,锂铁电池比较贵而且续航优势也不太大,但如果您之前就出现过忘记换电池而漏液的情况,那建议直接用锂铁电池;

  2、如果您觉得有些设备(比如电动玩具)需要频繁换电池,比如持续工作时的续航只有几个小时甚至更短,那很显然这种设备工作时电流需求较高,碱性电池是不适合也无法胜任的,改用镍氢电池、充电锂电池或锂铁干电池都能大幅延长续航;

  3、有的人比较懒,或不擅长收纳并且给电池充电,那么买一堆锂铁干电池用完就扔是最省事的,而且锂铁干电池的容量也的确是最大的;

  4、有的人设备多很费电池,一直用干电池成本不低,不嫌麻烦的话,充电电池是更经济的选择,充十几次,成本就比最便宜的碱性电池还要低了,而充电电池的寿命可是数百次。充电电池首选2600mAh 500次循环的高端镍氢电池,2000mAh的镍氢容量小,2000次寿命根本用不上;

  5、5号1.5V充电锂电池容量不占优势,在多数对电压不敏感的设备中都不如镍氢,但如果您发现有些设备(比如游戏手柄)镍氢也不抗用,有些玩具用镍氢虽然还能跑但感觉不给力了,那么恒压的1.5V锂电池就可以尝试,说不定会更给力;

  总的来说,碱性电池是该果断抛弃的,但镍氢、1.5V充电锂电池和锂铁干电池这三者却是各有所长,有时候挺纠结的。那么有没有既能充电反复使用降低成本,又能像锂铁干电池一样容量大幅增加的两全齐美方案呢?当然有,改用正儿八经的3.7V锂离子电池即可,但由于电压差距比较大,需要一定的动手改造能力和专用充电器,下一篇我就给大家详细讲讲。

  最后,我附上另一款1.5V 5号充电锂电池——德力普的测试成绩,这款电池售价比南孚便宜不少,但标称容量高达3200mWh,曾让我很是期待,然而它却严重虚标,对于这样不诚信的品牌,一定要,不推荐大家买。这类锂电池的容量本身就是最大的短板,实标的南孚都不如镍氢,虚标的产品差距更大,可以说毫无意义,可充电的电池本身就不用过于在意价格,因为后期通过重复使用可以大大降低成本,但如果容量太小需要频繁更换并充电的话,那就得不偿失了。