醫療設備直接影響人類生命,因此必須極為嚴格且精確地選擇合適的電池。
在為醫療設備選擇鎳氫電池時,至關重要的是確保足夠的容量以實現長期穩定的供電,適當的輸出電壓以滿足電路要求,並在安全性、耐用性、環境適應性和環保性方面表現出色。每個規格都必須仔細評估,不得有任何妥協。
為什麼鎳氫電池成為醫療領域的首選
裝置?
與其他可充電電池相比, 鎳氫 (NiMH) 電池具有更高的安全性、耐用性、低溫適應性和環境效益,使其特別適合醫療應用。
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安全性高:鎳氫電池比鋰電池更能耐受過度充電和過度放電,且熱失控的風險要低得多。
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長循環壽命:通常可循環 500-1000 次,非常適合需要長期使用的設備。
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優異的低溫性能:即使在-20°C下也能有效放電,適用於緊急情況或戶外場景。
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環保:不含鎘或汞等有毒金屬,使回收和處理更容易、更安全。
常見應用:
鎳氫電池常用於血糖儀、心電圖儀、醫用吸引機、輸液幫浦、呼吸器備用電池等。
如何為醫療設備選擇最適合的鎳氫電池
在醫療領域,電池可靠性直接關係到設備性能和病人安全。我們需要從核心技術參數、醫療場景相容性、安全認證三個維度進行全面評估,確保電池既符合效能要求,又能滿足醫療應用的嚴格要求。
1. 技術規格篩選
使能量密度和容量與設備功率需求相匹配
將電池容量與設備的功耗相匹配。
例子:
如果可攜式病人監護儀以 5W 的功率運作 8 小時,則需要:
5瓦×8小時=40瓦時
假設電池組的額定電壓為 7.2V:
40瓦時÷7.2伏≈5.6安時
注意:不要錯誤地根據單電池(1.2V)容量進行計算——應使用總組電壓以避免高估。
建議能量密度:
一般用途電池能量密度為70–100 Wh/kg。高性能工業級鎳氫電池能量密度可達110 Wh/kg,客製化設計電池能量密度可達120 Wh/kg,從而實現續航時間和便攜性之間的最佳平衡。
對於小型或穿戴式醫療設備,請選擇薄堆疊鎳氫電池結構。
選擇電池時應考慮實際功耗曲線和實際運作條件。避免容量過小(限制運轉時間)或容量過大(增加重量和體積)。

電壓平台和穩定性
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電壓一致性:標準鎳氫電池電壓為1.2V。對於6顆電池(7.2V)的電池組,電池間電壓變化應≤50mV。
例如,每個電池應保持在 1.15V–1.25V 之間,以避免影響高精度組件(例如感測器、微控制器)。
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穩定的放電平台: 80%放電深度(DOD)時電壓下降應≤10%。理想情況下,電壓應從1.3V緩慢下降至1.17V。
這可以透過製造商的放電曲線來驗證。
心電圖監測儀和脈搏血氧儀等醫療電子設備對電壓波動高度敏感。選擇電壓穩定性高、電芯一致性好的鎳氫電池至關重要。
充電/放電性能和循環壽命
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快速充電能力:選擇支援 1C–2C 快速充電的型號,滿足除顫器等救生設備的快速充電需求。環境溫度 25°C 時,溫升應保持在 15°C 以內。
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循環壽命:假設每年充電循環約 200 次,選擇循環壽命≥1000 次的醫用級鎳氫電池。
例如:高品質電池即使在 0.5C 下經過 1200 次循環後仍能保持 80% 以上的容量,確保重症監護設備的長期性能。
2. 醫療環境適應性
環境耐受標準
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標準醫療狀況:工作溫度應支援-20°C至60°C。
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極端條件:有些急救醫療設備需要-30°C至65°C,而特殊版本可以短暫耐受-40°C至70°C。
普通消費級電池在寒冷條件下可能會損失一半的容量,嚴重影響現場效能。
消毒劑抗性設計
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首選外殼材質: PPS 或 PA66 塑膠。
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消毒劑耐性測試:必須通過500次短期浸泡或酒精擦拭。
醫療設備通常使用酒精或含氯溶液消毒。選擇經過相容性測試的耐消毒劑電池,可以避免腐蝕、延長產品壽命並降低更換成本。
3. 安全與合規認證
基本安全認證
國際的:
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UL 1642 / IEC 62133-2:2017 — 涵蓋過充、短路、擠壓、跌落測試。
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歐盟 MDR(法規 2017/745) ——由公告機構頒發的強制性 CE 認證。
中國:
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GB 31241-便攜式電子產品電池安全國家標準。
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YY/T 0803-醫療級BMS(電池管理系統)要求。如無BMS,應明確應用範圍。
環境合規與醫療廢棄物處理
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提供RoHS 2.0和REACH聲明,確保電池不含有毒重金屬。
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電池必須符合醫療廢棄物處理規定(例如,在中國醫療廢棄物名錄中歸類為「化學廢棄物」)。
醫療應用中鎳氫電池與鋰離子電池的比較
許多人面臨著在鎳氫電池和鋰離子電池之間做出選擇的困境。以下是並排分析:
| 特徵 | 鎳氫電池 | 鋰離子電池 |
|---|---|---|
| 安全 | 熱失控風險低,無需複雜的BMS | 風險較高,需要進階保護 |
| 能量密度 | 70–100 瓦時/公斤 | 150–250 瓦時/公斤 |
| 成本 | 穩定且環保的材料 | 成本較高,材料價格波動 |
| 應用 | 監視器、輸液幫浦、消毒機器人等高可靠性設備 | 具有高功率需求的緊湊型設備 |
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