所面臨的挑戰(zhàn)

在醫(yī)療系統(tǒng)中，穩(wěn)定可靠的電源至關(guān)重要。為了保證有一個(gè)不間斷的電源，我們使用了一個(gè)備用電池。在過(guò)去，較大的醫(yī)療設(shè)備都是使用鉛酸電池來(lái)提供不間斷的電源。事實(shí)上，他們還需要非常昂貴的復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，從而使醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)的體積變大、變得笨重而且很昂貴?，F(xiàn)在有了最新一代電池電量監(jiān)測(cè)電子產(chǎn)品，我們就可以放心地使用鋰離子 (Li-Ion) 電池以便精確地確定可用電量。相對(duì)于過(guò)去的鉛酸電池技術(shù)而言，這就使醫(yī)療設(shè)備變得更小巧、更輕便。

鉛酸電池通常的替代產(chǎn)品為鎳氫 (NiMH) 電池或鋰離子 (Li-Ion) 化學(xué)電池，這兩種替代產(chǎn)品均可提供更好的能量密度。鋰離子電池利用更易揮發(fā)的化學(xué)成分提供了最高的能量密度，如果處理不當(dāng)，這種化學(xué)成分可能會(huì)帶來(lái)一定的危險(xiǎn)。就對(duì)于患者很關(guān)鍵的系統(tǒng)而言，無(wú)論使用哪種電池化學(xué)，精確預(yù)測(cè)剩余電量都是至關(guān)重要的。有了鋰離子電池，我們就可實(shí)現(xiàn)上述的最佳特性：精確地了解電池電量和最高的能量密度。

利用以前的電池電量測(cè)量電子產(chǎn)品，其報(bào)告的剩余電量誤差會(huì)隨著時(shí)間的推移而逐漸加大。我們只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)單個(gè)電池隨著時(shí)間的推移而“老化”的程度進(jìn)行猜測(cè)。鋰離子電池的可用電量會(huì)隨時(shí)間推移而下降的主要原因在于電解質(zhì)正極/陰極材料不斷增加的內(nèi)部阻抗。鋰離子電池具有一些眾所周知的特性，如：阻抗與溫度的關(guān)系非常密切、在放電時(shí)阻抗會(huì)發(fā)生變化以及高溫和快速過(guò)壓充電會(huì)使電池容量大大下降。100 個(gè)充/放電周期以后電池的內(nèi)部阻抗[1] 會(huì)增加一倍，如圖 1 所示（流入或流出電池的電量超過(guò) 70% 即定義為一個(gè)周期）。甚至以超過(guò) 4.2V 最大電池電壓 50mV 的電壓進(jìn)行充電也會(huì)使電池的使用壽命縮短一半[1]（請(qǐng)參見圖 2）。從室溫到 0 攝氏度[1]放電超過(guò) 80% 的電池的阻抗將會(huì)增加 5 倍（從 N300mOhrn 增加到超過(guò) 1.50hm DC 阻抗），請(qǐng)參見圖 3。

圖 1 阻抗隨充/放電老化而變化

具有更高阻抗的老化鋰離子電會(huì)較早地達(dá)到系統(tǒng)終止電壓

圖 3 鋰離子電池阻抗與溫度和放電深度 (DOD) 密切相關(guān)。

鋰離子電池阻抗與溫度密切相關(guān)，溫度每增加 10oC 阻抗就會(huì)下降大約 1.5 倍。