由于新電池化學品的開發使得可以為越來越廣泛的系統提供能量，電池供電系統現在已經普及。二次電池已經成為重要的能源，為電子系統提供了一種比初選更為環保的解決方案，因為它們可以充電而不是要求新電池，舊的電池在耗盡時丟棄。

如果不使用作為主要電源，二次電池可在許多消費者和輕工業應用中發揮重要作用，在主電源發生故障時提供必要的備用電源。它們可以作為停電斷電的能源，或者允許換出原電池而不會丟失存儲在易失性存儲器中的寶貴數據?？沙潆娂夹g的使用允許它們使用來自主要來源的能量保持完全充電并準備好支持系統。這可以確保正常運行時間不會像使用主要的非充電電池那樣降低。

現在有四種主要類型的可充電電池可用于為電子和電氣設備供電：密封鉛酸蓄電池;鎳鎘（NiCd）電池;鎳氫（NiMH）電池;和鋰離子電池。它們中的每一個都有自己獨特的特性，但它們也有一些共同的特性。

大多數電池化學物質在供電方式上都是非線性的。電池容量與其提供的電流有關;通常，抽取的電流越大，電池的有效容量越低。例如，對于5mA的電流消耗，電池可能具有1000mAh的容量。但是，相同的電池可能具有500 mAh的容量，電流消耗為200 mA。

此外，二次電池的化學和結構對其充電方式有很大影響。放電并且能夠維持足夠高的電壓來為電路供電。一些化學物質可以提供高放電或充電速率，但是它們的輸出電壓可能在某個時刻快速下降，可能超出負載電路繼續執行的能力。結果，負載無法使用所有可用的能量。進一步的考慮是，一旦主電源重新啟動，能量可以多快恢復到電池，以及電池是否可以定期充電，或者最好是進行深度放電然后再充電。

對于NiCd電池，電池中的記憶效應特別明顯，如果它們經歷反復的淺循環，則其可用容量會降低。例如，如果電源中斷時間短且頻繁且電池每次充電，則記憶效應將導致其有效最大容量下降。

圖1：二次電池的典型放電曲線。

NiCd是19世紀末發現的最古老的可充電電池化學物質之一。當時，它是鉛酸電池唯一現實的競爭對手。隨著時間的推移，能量密度提高并超過鉛酸化學。電池包括氧化鎳 - 氫氧化物正電極板和通過薄隔板保持分開的鎘負極板。它們含有堿性電解質，通常是氫氧化鉀。

記憶效應的原因是由于電極上活性材料排列的變化。理想地，這些在電極表面上布置為非常大量的微小晶體，這導致高的質量與表面積比，改善了與電解質的接觸。隨著時間的推移，并且受到短充電循環的鼓勵，這些晶體可以聚結成更大和更大的晶體，從而減少總表面積。

放電循環的可能副作用是產生不需要的氣態副產物。三洋能源的Cadnica系列鎳鎘電池等產品旨在最大限度地減少氣體產生，但單個電池包含自動重新密封的通風口，以防止氣體積聚在設備內部。 Cadnica電池設計用于承受過充電和過放電。三洋的電極板制造工藝和集電器使內部電阻最小化，讓電池充分利用NiCd化學的關鍵特性，當需要高電流時，這是一種高放電率。

圖2：三洋能源Cadnica NiCd電池的構建。

與NiCd相比，較新的NiMH電池化學物質具有較高的自放電率，約為50％，但是整體能量密度更高。 NiMH電池的另一個特征是它們在充電期間產生熱量，限制了它們可以安全充電的速率。因此，充電更復雜，并且通常需要包括溫度感測電路。 NiMH的一個有用特性是它不會像NiCd化學品那樣受到記憶效應的影響。

雖然電子技術中最古老的電池技術在電子系統中得到廣泛應用，但鉛酸電池仍然存在具有許多優點，例如非常平坦的放電曲線。鉛酸電池可能是最熟悉的液體罐，需要小心處理。然而，用凝膠型電解質代替液體的密封單元現在是常見的，特別是對于較小的負載。電極使用鉛合金組合物，其設計用于防止充電期間形成氣體，這是液體鉛酸電池中遇到的副作用。像一些鎳鎘電池一樣，如果充電過程確實會產生一些氣體，通常會有一個安全閥來防止內部壓力增加。

凝膠電池通常每公斤容量低于其他電池化學品，但由于其平坦的放電曲線，在其大部分范圍內提供可用的電壓輸出，這種電池類型的自放電率非常低，每月5％左右，盡管這往往是非線性的。但是，有一個電壓超過該電壓，在特性變化到足以防止電池充滿電之前不應該按下電池。

與不適合頻繁充電的NiCd電池相比，密封Enersys的Cyclon?系列鉛酸蓄電池如果不經常深度放電，將會顯示更長的使用壽命，而是在主電源恢復后輕輕使用然后加滿。鋰離子化學物質等鋰可充電電池在放電太遠時也會受到影響，但是從相對平坦的放電曲線中受益，直至其輸出電壓迅速下降。

圖3：Enersys Cyclon密封鉛酸蓄電池的放電深度與壽命之間的關系。

作為最輕的具有高電化學電位的金屬，鋰原則上可以實現高能量密度。但是，金屬的反應性會引起火災和爆炸。因此該元素以其氧化形式使用以降低危險。因此，鋰離子化學物質使用鋰 - 鈷二氧化物等材料代替金屬本身。

鋰離子電池通常具有負極鋁，涂有鋰等鋰化合物 - 二氧化鈷，鋰 - 二氧化鎳或鋰 - 二氧化錳。正電極通常是涂有碳的銅。電解質通常是鋰鹽，例如六氟化鋰 - 磷，溶解在有機溶劑中。

鋰離子電池的能量密度是NiCd的兩倍，并且不會受到記憶的影響影響。另一個好處是類似于密封鉛酸電池的低自放電率。然而，需要在相對高的成本和更復雜的充電方案之間取得平衡，電池不能滴流或浮充電并且需要防止過度充電和過度放電。將電池推過極限會帶來安全風險。雖然在空間有限的情況下，鋰離子電池具有明顯的優勢。

高能量密度已經從FDK，松下和精工電子等供應商生產紐扣電池二次電池。但是，這不是唯一的形式。 Cymbet的Enerchip?是一種可以像任何其他表面貼裝IC一樣處理的單元，可以在電路板上自動組裝和焊接。

Enerchip的容量小于1 mAh但它適合電池備份應用，例如，在主電池電源交換時維持系統處于睡眠狀態，適用于尺寸和低成本生產很重要的各種應用。 Enerchip的主要競爭對手不是其他電池，而是超級電容器。然而，芯片的鋰基電化學結構提供了更低的自放電率，從而減少了消耗能量的需要，只是為了在備份上保持足夠的電荷。

電池化學和設計的創新近年來可能會看到二次電池技術的進一步發展，將其范圍擴展到目前由其他電源主導的領域，包括更大的超級電容器和原電池。正如本文所示，了解每種化學物質如何與給定的系統結構一起工作非常重要。