電池能耐如何衡量、評斷？
郭長祐／DIGITIMES 隨著手持式應用的增多，人們對電池的要求也愈來愈高，舉例來說，美國蘋果公司的iPod就被美國消費者控告，宣稱10小時的連續使用，實際上只能連續使用4小時，此有規格不實之嫌，另外每18個月幾乎就要換替電池，然原廠電池卻要價99美元，貴到離譜。 此
事發生後，蘋果公司與消費者於庭外和解，Apple決議賠償第一代至第三代iPod的美國消費者，每人1張50美元的Apple
Store消費抵用券，可用於未來購買Apple相關產品現金抵用，倘若消費者不接受抵用券，也可選擇25美元現金賠償，另外Apple也將更新電池的費
用調降，才使此事平息。不過以上賠償僅限於美國本土消費者，美國之外的消費者並沒有獲得實際賠償。 壞事不僅於此，Apple在2007年初推出眾所矚目的iPhone後，數個月就有消費者抗議iPhone的電池採封閉性的內建設計，不像一般手機可讓消費者自行換替電池，而此事目前為止，尚未有明確改善。 此外，近年來鋰電池的安全事件不斷，迫使諸多大廠大批回收有潛在安全性問題的鋰電池，凡此種種，都是消費者愈來愈重視電池相關問題的明例。 不
僅如此，電池大廠也紛紛回應消費者的反應加以改善、提升電池表現，例如數位相機普及後，人們需要高電容量的電池，因此一般AA規格、AAA規格的充電電池
開始大幅提升電容量，從過去不及1000mAh到突破1000mAh，從1000mAh拉升到1600mAh、1800mAh，甚至達2000mAh以
上，而現今已有2300mAh、2700mAh容量商品在市面販售。 另外，人們也討厭電池不用時的漏電(或稱為：自放電)，所以業者開始推出超低漏電率的電池，宣稱1年時間內都未使用電池，而電池的漏失電量也不會超過15%，即依然保持飽充的85%電能。 再者，人們也嫌惡漫長的充電時間，業者紛推出快充電池、快充型充電器，並不斷在「充電時間」或「充電率」上提升，例如過去要2小時才能飽充，而今1小時即可，或者過去30分鍾就可以充達滿充的60%電能，而今相同時間可充達70%、80%等。 更進一步的，當人們愈來愈倚賴充電電池的情況下，也期望電池的充電壽命儘可能延長，過去只能充電100次，之後達200次，而今則強調能達400次、500次。 雖然人們對電池有種種的要求，業者也極力滿足，然事實上電池的諸多性能表現是相對性的，當業者標榜該電池允許快充時，很可能已減損電池的充電壽命，或者業者宣稱該電池的充電次數比過往更多時，其實只是將電容量的標準向下修正而已，實質技術上未有提升。 到底電池的性能表現是如何訂立的？且就理想而言應對電池如何要求？ 電容量的定義 許多人都知道，電池上頭所標註的1,000mAh、2,000mAh指的是電池內的電容量，也知道1,000mAh指的是：若用電率為1,000mA(毫安培)則該電池可連續使用1小時。 不
過，這個電量標示其實有其基準，即是以「放電率為0.2C」的條件下所測得的電量，倘若放電率(如0.5C、1.0C等)更高則會減少可用電量。也因此有
些數位相機的規格型錄上會標註，電池在滿充時可以拍攝幾張照片，但拍攝一張後必須間隔多少時間再拍攝下一張，如此才能達到宣稱的張數，反之若連續拍照，則
可拍張數將會減少。 當然，不同類型的電池其放電率也各有其限，汽車、電動輪椅之所以要使用鉛蓄電池(或稱：鉛酸電池)，原因也在於電流出力大、放電率高。 充電次數的定義 電
池的充電次數也是經常讓人迷思的一點，所謂能充400次、500次其實是預設了一個基準，由於電池反覆充電後會逐漸老化，逐漸的可充的電容量會減少，全新
未用的電池，在第一次充電時可達100%飽充，但在使用數百次就無法達到原有的100%，可能會降至90%，甚或80%。 所以，電池的可充電次數是以電容量比率為準，一旦可充的電容量低於原有飽充的80%以下，就被認定為已超過可充電次數。 這道理類似鮮奶，鮮奶標榜在攝氏4度以下可保存2個星期，但若沒有維持在4度以下則不保證，如果全程保持4度以下，也不表示超過2個星期後的下一秒就立刻壞去，2個星期只為最低保證，運氣佳則可能拖至15天、16天也不會變質。 類似的，CD-RW碟片可保證燒寫1,000次，只是保證1,000次內資料寫入後都可正確讀出，但不表示第1,001次寫入後資料就一定不能再正確讀出，1,000次僅為最低保證，有可能到1,019次、1,023次都依舊可以正確寫入、正確讀出。 因
此，如果使用者依然持續使用該電池，依然進行充放電，則可充的電容量將持續減少，會低於80%，業者角度認定低於80%就不適合再用，但使用者有可能認為
還可使用，例如原本可連續聽6小時的MP3隨身聽，即便降成可連續聽3小時也不要緊，因為使用者可能只在通車時聆聽，每日通車僅2小時。 然
而，由於業者知道，消費者愈來愈重視可充電次數，所以也有業者只在規格數字上作文章，宣稱其電池有500次充電次數，但很可能在400次時就已經低於
80%的可充電量，業者只是將可充電量的標準向下修正，修正成70%以上的電量依然算可充次數之內，可充次數因而增加。所以，同時寫出充電次數、及超過次
數後可充電量將低於飽充時的多少比率，才是較負責的作法。 如何算是「充電一次」？ 瞭解充電次數的定義後，還需要瞭解更根基的定義：怎樣才算一次充電？ 這個最基本的問題其實也並非人人知曉，特別是遭遇到以下的假設，就會產生困惑：如果我這次充飽電池後只用了一半的電力，然後又重新把電池充飽，這樣要算幾次呢？一次都不算嗎？ 關於此答案是：算0.5次。倘若一個電池可充電200次，以上的動作就允許400次。同理，如果充飽後只用了10%的電力，然後又再度充飽，如此允許充電200次的電池就可以充2,000次。 溫度也會影響充電次數 充電次數的保證有時還有一些附帶條件，那就是工作溫度。舉例來說，鋰離子電池(簡稱：鋰電池)有許多種，分別主要在於正極材料的不同，這包括有鋰鈷(LiCoO2)電池、鋰鎳鈷(LiNiCoO2)電池、鋰鎳(LiNiO2)電池、鋰錳(LiMn2O4)電池等。 在上述各種類型的鋰電池中，鋰錳電池與其他同為鋰類電池相比已屬較少充電次數的一種，但若在高溫下運作，則該電池日後的可充電次數還會更減少，所以溫度也是充電次數的一項變因。 能量轉換效率 充電器對電池充入100分的電力，並不表示電池能放出100分的電力，所以有所謂的能量轉換效率，若充入100分的電力而能放出80分的電力，則轉換效率為80%。 能量轉換效率與電池類型相關連，不同類型的電池其效率也不同，例如鉛蓄電池約為60%，鎳氫電池約為70%，而近年來極受矚目的磷酸鋰鐵電池(屬於鋰類電池的一種)則可達95%，表示充入100分的電力可放出95分。 為
何充入的電能無法100%發揮出來？這牽涉到複雜因素，例如要將電池內的活性物質轉成充電態就需要耗損部分的能量，另外有部分能量耗用在電池內的副反應，
副反應會產生出氧，此外充電率、充電電流大小等也有所關連，再加上電池本身也存在部分著自放電性，所以充入的電能無法100%發揮出來，而有若干折扣。 更多的特性要求 上述談論了數個電池特性表現，其他常被提及的特性表現還有：電池儘量不要有記憶效應，記憶效應的程度愈高愈需要完整放電來維護電池電容量，然運用充電器進行放電其實也必須歸算一次完整放電的壽命。 另
外消費者也開始要求電池體積，以往而言電池為了防止電解液外露，因此電池必須用鋼罐來密封電解液，然鋼罐難以有太精巧的塑形，以致電池都必須維持方形或圓
桶形的設計，不過在鋰聚合物電池(也稱為：鋰高分子電池)出現後，由於電解液部分從液體狀變成膠狀，移動性大減，所以不用鋼罐進行密封，只要用鋁箔包覆即
可，也因此鋰聚合物電池可以塑成更奇特的形狀，例如更輕薄的電池、更適形的電池(即更切合產品外觀設計的整體風格)。 此外電池必須儘可能保持一致的輸出電壓，即便電容量減少也必須儘可能維持電壓不降，或者電池的電流輸出也必須儘可能因應大電流輸出等等；在相同容積中裝入更多電量；在相同重量中裝入更多電量等，凡此種種，都將是電池持續努力進步、提升的目標方向。 圖說：同樣是AA標準電池，其電容量也不斷在提升，圖中為美國金頂(DURACELL)公司的鎳氫充電電池，電容量為2,300mAh，標準的回充方式是以230mA的電流進行充電，並在連續16個小時可充飽該電池，此電池產製於新加坡。(郭長祐攝) 圖說：圖中的藍色長條物為筆記型電腦所用的鋰離子電池，電容量為3,600mAh，輸出電壓為14.8V，其實14.8V是經由電池串聯後所獲得的升壓，1組鋰離子電池的輸出電壓為3.7V，串上4組的結果就成了14.8V。(郭長祐攝) 圖說：日本Sanyo(三洋)的eneloop充電電池，該系列電池不講究高電容量，而是講究充電次數與低自放電，其可充電次數達1,000次，是現有其他AA充電電池的2倍以上，電池飽充後若持續半年不用則仍可保有90%的電量，持續一年也仍有85%的電量。（www.gzydl.com） 圖說：日本Sony(索尼)Cyber-Shot系列數位相機所用的鋰離子電池：NP-FT1。
前言：可攜式應用需求大增，人們對電池特性表現愈來愈嚴苛，這些苛求除了
成為廠商努力精進的目標外，不肖廠商也可能利用灌水測試數據作為行銷手段！其實電池若以不同的測試基準，產出的測試結論就很容易誤導消費者！如何規避可能
的行銷陷阱？就必須從真切瞭解電池特性與定義做起。
圖說：日本Maxell(日東電工)公司展示出的鋰錳電池：CR17335，該電池的輸出電壓為3.0V，電容量為1,750mAh，正常放電電流為5.0mA，重量則為22公克。鋰錳電池的充電次數較其他鋰類電池少，且在高溫下使用會更折耗其充電壽命。(劉家任攝)
圖說：美國Apple(蘋果)公司推出的智慧型手機：iPhone成為2007年的明星商品，但在發表的數個月後就遭到消費者抗議，抗議iPhone的電池
採封閉性的內埋設計，在沒電時不能讓使用者自行拆蓋換替電池，相對的今日手機都可以讓使用者自己拆蓋換替電池。(劉家任 攝)
圖說：電池會隨著使用次數的增多而減少電容量。如圖所示，縱軸為電池的電容量比例，橫軸為電池的使用次數，圖中的電池在使用了近300次後其電容量已跌至全新電池飽充時的70%電容量。(郭長祐繪)
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