所面臨的挑戰

在醫療系統中，穩定可靠的電源至關重要。為了保證有一個不間斷的電源，我們使用了一個備用電池。在過去，較大的醫療設備都是使用鉛酸電池來提供不間斷的電源。事實上，他們還需要非常昂貴的復雜的動態系統，從而使醫療設備系統的體積變大、變得笨重而且很昂貴。現在有了最新一代電池電量監測電子產品，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。相對于過去的鉛酸電池技術而言，這就使醫療設備變得更小巧、更輕便。

鉛酸電池通常的替代產品為鎳氫 (NiMH) 電池或鋰離子 (Li-Ion) 化學電池，這兩種替代產品均可提供更好的能量密度。鋰離子電池利用更易揮發的化學成分提供了最高的能量密度，如果處理不當，這種化學成分可能會帶來一定的危險。就對于患者很關鍵的系統而言，無論使用哪種電池化學，精確預測剩余電量都是至關重要的。有了鋰離子電池，我們就可實現上述的最佳特性：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量電子產品，其報告的剩余電量誤差會隨著時間的推移而逐漸加大。我們只能根據經驗對單個電池隨著時間的推移而“老化”的程度進行猜測。鋰離子電池的可用電量會隨時間推移而下降的主要原因在于電解質正極/陰極材料不斷增加的內部阻抗。鋰離子電池具有一些眾所周知的特性，如：阻抗與溫度的關系非常密切、在放電時阻抗會發生變化以及高溫和快速過壓充電會使電池容量大大下降。100 個充/放電周期以后電池的內部阻抗[1] 會增加一倍，如圖 1 所示（流入或流出電池的電量超過 70% 即定義為一個周期）。甚至以超過 4.2V 最大電池電壓 50mV 的電壓進行充電也會使電池的使用壽命縮短一半[1]（請參見圖 2）。從室溫到 0 攝氏度[1]放電超過 80% 的電池的阻抗將會增加 5 倍（從 N300mOhrn 增加到超過 1.50hm DC 阻抗），請參見圖 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較早地達到系統終止電壓

圖 3 鋰離子電池阻抗與溫度和放電深度 (DOD) 密切相關。

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