如何将电池连接到电池电路

这些天来，电池得到了很多关注和研发工作，出于很多原因，我不需要向这些观众解释。重点是初级（不可充电）或次级（可充电），化学成分从古老但仍然重要的铅酸类型到更奇特的锂混合物，尺寸从微型纽扣电池到更大的电池组电动汽车和电网规模存储。

但是电池有一个方面没有这些电化学储能单元所具有的魅力：它们的物理触点和连接器。无论是微型电池的微安和毫安，还是电动汽车大型备用系统的数百安培，如何将电池连接到电池电路都是至关重要的。

在某些情况下，需要进行微小的机械配合；在其他情况下，这是一种明显的机械连接，必须在具有挑战性的振动、极端温度等环境中可靠且始终如一地承载数百安培的低电阻。欧姆定律说明了一切：当您有几百安培的电流通过几毫欧的接触电阻时，您只是浪费了来自电池的电压和功率的重要部分，而电池可能提供相对适中的标称电压，并且您还散发出数十瓦或更多的热量。

一些电池连接器似乎相当简单，例如传统上用于 12V 铅酸汽车电池接线柱的连接器，无论是单电缆还是多电缆，图 1。

图 1连接器上的基本 12V 汽车电池夹对于将数百安培的电流传递给汽车的电气子系统至关重要，并且具有低接触电阻，无论是基本的单电缆版本（顶部）或多电缆变体（底部）。（图片来源：国家汽车零部件协会/NAPA；National Luna/南非）

（请注意，我说的是“直截了当”而不是说“微不足道”，因为多年来我学到的许多事情之一就是没有微不足道的组件。无论该组件的外观或功能，需要大量的技术、材料科学、设计细节和制造知识，才能以合理的成本可靠地工作。）

面临挑战的不仅仅是“重型”连接器，当您需要串联或并联多个电池时，即使是非常低的电压或电流水平，电池连接问题也会变得更加复杂。例如，我最近开了一个便宜的、有 20 多年历史的“赠品”科学计算器，它仍在使用原来的电池；诚然，显示器变暗了，但我仍然对它的工作印象深刻。（我为什么要这样做？只是通常的工程好奇心，再加上总是受欢迎的机会来拆开不一定需要重新组装成工作单元的东西。）

在里面我发现了两个串联的纽扣电池（AG12，相当于386尺寸），它们被轻微腐蚀，但仍然能够为计算器提供足够的电力。我发现最有趣的是两个电池是如何电连接的。如果我一直在进行设计，我可能会使用两个标准纽扣电池座，然后通过分立的电线串联连接，或者如果我使用表面贴装电池座，则使用 PC 板轨道。

取而代之的是，这个计算器有一个按钮电池座，与我以前见过的任何不同，我已经“剖析”了许多按钮和硬币供电的设备。支架的设计不仅可以容纳电池，还可以提供所需的串联连接，图 2。为此，有一个小金属条（我猜是打孔的）承担着将左侧电池的边缘（+ 端子）连接到右侧电池的底部（- 端子）的多重职责，而无需互连电线、焊点或其他部件。

图 2串联纽扣电池座（在突出显示的椭圆中）：注意左侧电池的圆周触点如何也成为与右侧电池的互连以及其底部的触点。（黄白色区域不是腐蚀或变色，而是光的反射。）（图片来源：作者）

更好的是，底部的连接器端有微小的尖头，它们向上伸出并与电池接触，并且可以刺穿用户皮肤上的任何表面油、氧化层、薄膜或类似物。对我来说，这似乎比大多数纽扣/纽扣电池座的扁平标签更好，后者提供了相对较大的表面积（好），但由于压力不足，通常不能完全接触（坏）。

由于串联使用两个电池并不是一种不寻常的配置，我认为这个简单的串联连接的混合角色支架是一个标准项目。可能是这样，但我在研究构成系统的小而重要的部件（ Keystone Electronics Corp.）时使用的“转到”参考源的相关目录页面中没有看到它。当然，这可能是其他供应商的标准项目，但我的好奇心在研究需要的时候被克服了。

您是否曾见过或使用过电池连接器（无论是小型、中型还是大型），它的基本功能之外的巧妙之处给您留下了深刻的印象？相反，您是否曾经为未确定型号或供应商的电池连接器寻找伴侣而感到沮丧，甚至不得不即兴创作？

Bill Schweber是一名 EE，他撰写了三本教科书、数百篇技术文章、意见专栏和产品特性。