不同規格的鈕扣型鋰電池容量

電池容量的單位是 mAh，它是電流與時間的乘積。對很多其它種類的充電電池來説，90mAh 代表它用 90mA 的電流放電時，可以連續供電一個小時；如果放電電流減半，時間就會加倍，依此類推。但對這種微型電池來説，這個單位雖然一樣，但它們沒辦法用這麽大的電流來放電。

以 CR2032 爲例，它的規格容量是 225mAh，如果用 1mA 放電，大概可以放 225 個小時沒有問題。但如果用更大的電流放電，因爲電池内阻造成的損耗，它其實沒辦法供應這麽多的電。如果用 CR2032 的最大容許放電電流 3mA 來放電，它大概只能撐 50 小時上下，換算成容量大概只有 150mAh。那其它 75mAh 的能量跑到哪去了？答案是在電池的内阻上消耗掉了，變成熱，也造成了那麽一點點的全球暖化。

在一次性鋰電池的規格書中通常可以找到像這樣的放電曲線圖：

一次性的鋰電池在不同的放電電流下，電壓的變化以及能供應的容量

從圖上可以看出來，放電電流越大，它的可用容量就越小。事實上所有的電池都有這樣的特性，只是因爲這種微型電池的内阻更大，因此對電流造成的額外損耗會特別明顯。

鋰錳電池的額定電壓是 3.0V，這代表它沒有負載時的開路端電壓。當有負載時，由於電流會在電池的内阻上造成壓降，因此它的端電壓不可能達到 3V。從上面這張圖來看，如果用 3mA 放電的話，電池在還有電時的端電壓大概只有 2.7V。因此使用這種微型電池設計電路時，要考慮放電時電池本身的壓降。事實上，大部分應用鈕扣電池的設計，它的耗電都非常小，才能設計出合理的產品使用模式。

電壓實測例子

這是我手上的一個感應式汽車鑰匙，它用一顆 CR1632 供電。我們可以很簡單地用三用電表的電流檔測量它的耗電。以這個感應鑰匙來説，它待機時的耗電只有 5uA 左右，而當使用者按下發射鍵時，耗電會增加到 1.2mA 左右。如果假設每一次按壓發射鍵的時間是 2 秒鐘，以 CR1632 的 140mAh 容量來說，就可以算出它能按幾下：

140（mAh）/ 1.2（mA） * 60（min）* 60（sec）/ 2（sec）= 210000

哇，可以按 21 萬下。當然這個計算有點過分簡單，因爲我們沒有考慮待機時的耗電。

我們來算算如果都不按它，它可以待機多久：

140（mAh） / 0.005（mA）= 28000（hours） = 1166.6（days）

等於兩萬八千個小時，差不多是三年多一點。每按一下，待機的時間就會減少八分鐘左右。

2（sec）*（1.2 / 0.005）= 480（sec） = 8（min）

三年左右的待機時間、數萬次的按壓，可以得知這是個相當合理的設計。

但如果設計這東西的工程師傻傻的在上面加了個 LED，而且讓這個 LED 每 2 秒閃一下，點亮 0.2 秒，事情就完全不一樣了。我們假設 LED 點亮時的耗電電流是 1mA，根據上面的 duty cycle 可以計算平均耗電電流是：

1（mA）* 0.2 / 2 = 0.1mA

我們再來算一次待機時間：

140（mAh） / 0.1mA = 1400（hours）= 58（days）

待機時間只剩下 58 天，也就是說使用者就算完全不按這個鑰匙，它不到兩個月就會沒電需要更換電池，這顯然是個不合理的設計。

小結

在設計這類使用微型電池供電的產品或專案時，簡單的耗電試算是必要的，以避免做出不合理的設計。希望以上的計算示範，能讓讀者們對這個容量範圍的鈕扣電池有更深入的了解，以後在應用時，也更能掌握它們的特性。

（責任編輯：葉于甄）