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文檔簡(jiǎn)介
1、隨著便式IT設(shè)備和數(shù)碼、AV設(shè)備的普及,干電池已成為一種人人都必須面 對(duì)的可移動(dòng)能源。 由于便攜設(shè)備的品種日益增加, 電流和容量的需求也在不斷提 高,電池技術(shù)也在迅速發(fā)展,新型電池不斷涌現(xiàn)。目前常用干電池,從外型看可 分為三大類:一、傳統(tǒng)通用型干電池,有一號(hào)電池(R20,二號(hào)電池(R14,五號(hào)電池(R6),七號(hào)電池(R03)和積層電池(x Fxx);二、扣式電池,有 用于電子表、 計(jì)算機(jī)、 聲響玩具的小扣式電池和電子辭典、 照相機(jī)等用的直徑為 20mm勺大扣式電池;三、專用電池,專用電池是以設(shè)備體積要求專門(mén)設(shè)計(jì)的干 電池,形狀各異,品質(zhì)好、價(jià)格高,多用于手機(jī)、筆記本電腦、攝錄放一體機(jī)及 高檔數(shù)
2、碼相機(jī)。雖然電池的外型差別有可能帶來(lái)選購(gòu)上的麻煩, 但用戶不必為此多費(fèi)心思, 也不會(huì)有什么困惑。 會(huì)引起困惑的是電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成的不同品種。 干電池最重 要的區(qū)別是一次性電池和充電電池,一次性電池用過(guò)即丟,就算是綠色環(huán)保型, 也只不過(guò)是無(wú)汞無(wú)鎘等重金屬元件素而已, 其它污染依舊存在。 ,充電電池是可 以反復(fù)充電使用的電池, 用了十幾年還能使用的也不在少數(shù)。 因而,對(duì)環(huán)境的總 體污染更小。雖然首次投資較大, 但由于使用壽命很長(zhǎng), 平均使用費(fèi)用反而較低。 無(wú)論是一次性電池還是充電電池, 各自還有多種品種, 性質(zhì)、 用途和使用差別都 很大。要正確地用好這些電池, 必須具有一定的基本知識(shí)。 現(xiàn)將十種常
3、用干電池 的特性和應(yīng)用予以介紹,以供用戶日后選購(gòu)電池時(shí)參考。首先干電池的以下三項(xiàng)指標(biāo)是選購(gòu)電池時(shí)務(wù)必了解的。一、標(biāo)稱電壓:通 俗講就是正常工作時(shí)的路端電壓, 嚴(yán)格說(shuō)是新電池電壓值到最低電壓值時(shí)間的平 均電壓。新電池或剛充完電的電池電壓會(huì)略高于額定電壓, 開(kāi)始使用后馬上就會(huì) 落到這一值上, 此后能在這一值上保持較長(zhǎng)的時(shí)間。 當(dāng)?shù)陀谠撾妷汉螅?電池電壓 就會(huì)較快地下降, 直至不能使用。 二、容量:電池的電能量, 一般用 mAh,500mAh 則表示此電池以50mA的電流放電,能工作10小時(shí)。這樣的計(jì)量較為粗糙,因?yàn)?不同性質(zhì)的電池在以不同電流放電時(shí), 工作時(shí)間不是成線性比例的。 故較嚴(yán)格的 電池容
4、量是用對(duì)多少歐姆電阻能放電多少時(shí)間來(lái)表示,并且放電方式還有連續(xù)、 間隙和短時(shí)等差別。例如,某品牌堿性電池,對(duì) 1 0歐姆負(fù)載,連續(xù)放電至伏的 時(shí)間20小時(shí);對(duì)歐姆負(fù)載,每分鐘放電15秒,放至伏的次數(shù)660。前者的 放電條件相當(dāng)于較大錄音機(jī)或普通電動(dòng)玩具, 后者則類似閃光燈充電。 越是新穎 高品質(zhì)的電池,容量的線性也越好。三、存放期和自放電率,一般一次性電池有 存放時(shí)間, 約 2-3 年左右。 這是由于電池在自由放置中的放電效應(yīng)引起的, 充電 電池由于自放電率較高,一般直接給出自放電率,每月百分之幾(%/月)。一、 一次性電池1、普通鋅錳電池這是最傳統(tǒng)的干電池, 正極為石墨棒, 負(fù)極為金屬鋅圓筒
5、, 電解質(zhì)為糊狀氯 化銨之類物質(zhì), 石墨周圍有二氧化錳去極化劑。 鋅錳電池標(biāo)稱電壓伏, 規(guī)格型號(hào) 有R20 (1號(hào)),R14 (2號(hào)),R6 (5號(hào)),R03 (7號(hào))幾種。外包裝多采用紅 色?,F(xiàn)在除手電筒、 老式手提錄音機(jī)和早期電子鐘還在用 1 號(hào)和 2號(hào)電池外, 其 它用干電池的場(chǎng)合大多為5號(hào)(AA、7號(hào)(AAA電池。這種電池價(jià)格最低, 但電容量也低( 5號(hào)電池容量約 500mAH ,不適合大電流放電,還容易漏液。只 能用于小電流和間歇放電設(shè)備,一般可用于手電筒,收音機(jī),門(mén)鈴,遙控器,不 帶電機(jī)的電子玩具等。 為了防止漏液,這類電池中的精品往往用鋁殼或鐵殼封裝, 廉價(jià)的只用塑料薄膜緊裹。
6、由于漏出的液體腐蝕性很強(qiáng), 所以,對(duì)于那些用電量 極低,但比較貴重的設(shè)備也最好不要用, 或定時(shí)檢查電池有無(wú)異常。 注意這種電 池如發(fā)現(xiàn)鼓脹就不宜再用。2、高功率電池也稱高容量電池和鋅錳紙版電池, 正極負(fù)極的基本結(jié)構(gòu)與鋅錳電池相同, 但 電解質(zhì)被吸入紙版中。標(biāo)稱電壓伏,規(guī)格型號(hào)為在鋅錳電池的型號(hào)上加上后綴“ P” 女口 5號(hào)電池R6P 7號(hào)電池R03P高功率電池價(jià)格約是鋅錳電池的 2、3 倍,容量在小電流放電時(shí)比糊式鋅錳 電池略大些,但大電流放電時(shí)就明顯較長(zhǎng),號(hào)稱有 2、3倍的容量。但從消費(fèi)者 協(xié)會(huì)公布的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)看, 其容量大得有限,有些品牌甚至不及優(yōu)質(zhì)糊式鋅錳電池。 但該電池有一優(yōu)點(diǎn)就是不易漏
7、液。由于其輸出功率較高,故適用于大電流和連續(xù)工作場(chǎng)合。可用于隨身聽(tīng), 電動(dòng)玩具、膠片自動(dòng)相機(jī)等。為了防止漏液損壞設(shè)備,在遙控器、電子門(mén)鈴、石 英電子鐘等電池使用時(shí)間特長(zhǎng)的設(shè)備中, 用這種電池也很適宜。 不過(guò)這種電池的 單位時(shí)間電費(fèi)費(fèi)用,在小電流應(yīng)用時(shí),高于普通鋅錳電池,而大電流應(yīng)用時(shí),又 高于堿性鋅錳電池,不太經(jīng)濟(jì)。3、堿性鋅錳電池堿性電池的規(guī)格型號(hào)標(biāo)識(shí)是在普通鋅錳電池型號(hào)上加上前綴“L”,成為L(zhǎng)R6 LR03也有直接印有英文堿性“ ALKALINE的標(biāo)識(shí)。堿性鋅錳電池結(jié)構(gòu)較 為特別,中心用一根鋅棒作為負(fù)極, 外殼鋅材是正極(和普通鋅錳電池電極相反) 。 為了與一般電池一樣使用, 它把中心的負(fù)
8、極引出線做得與普通鋅錳電池一樣的平 坦。而外殼正極上,沖出一個(gè)類似石墨棒的銅帽,包裝時(shí)再反過(guò)來(lái)即可。仔細(xì)觀 察可以發(fā)現(xiàn)負(fù)極與周圍外殼之間有一條絕緣密封溝(類似南孚所謂的聚能環(huán)), 而糊式鋅錳電池和高功率電池的負(fù)極和側(cè)邊外殼是連體的。 這可作為高功率電池 假冒堿性電池的識(shí)別特征之一。第二個(gè)特征是堿性電池比較重。堿性電池標(biāo)稱電壓也是伏,容量約是普通電池的510倍,用于照相機(jī)閃光 燈充電的瞬時(shí)特大電流工作狀態(tài),這可超過(guò)普通電池 10倍。但價(jià)格只有高功率 電池的 2 倍左右。由于堿性電池的大電流、 大容量特性, 使其為目前通用型一次 性電池中最好的品種,可用于全自動(dòng)相機(jī),用 5號(hào)電池的數(shù)碼相機(jī),隨身聽(tīng)
9、、隨 身看,電動(dòng)玩具,剃須刀等場(chǎng)合。其外觀與鋅錳電池相同。堿性電池一般認(rèn)為是一次性電池,早期有過(guò)一種叫堿性充電電池,型號(hào)為 R-LR6,大約可循環(huán)使用100次?,F(xiàn)在的堿性電池也有稱其為半充電池可能,但 必須用低恒涓流充電,最大充電電流在160m/以下。過(guò)充電后易漏液,且漏出的 液體腐蝕性很強(qiáng), 會(huì)損壞充電器。 對(duì)于一般用戶來(lái)說(shuō), 認(rèn)為堿性電池是一次性電 池較正確,當(dāng)然這并不妨礙謹(jǐn)慎的愛(ài)好者對(duì)其充電后再使用。堿性電池也有制成小扣式電池的, 價(jià)格很低。 但電壓比氧化銀類扣式電池略 低,同體積電容量也只有其 60%70%,供出電流較大。這種扣式電池不能應(yīng)用 于指針式石英表。4、積層電池積層電池是鋅錳
10、電池的變形, 每節(jié)電池象電蚊片那么一片。 正極也是石墨和 二氧化錳,負(fù)極為鋅片,中間一層半糊狀電解質(zhì),每片伏。型號(hào) 6FXX,即有6 片積層,總電壓 9伏,外加鐵殼包裝。早先有過(guò)不同尺寸, 4片、6片、1 5片等 等多種,但現(xiàn)在見(jiàn)得到的只有用于無(wú)線話筒,電子血壓計(jì)或數(shù)字液晶萬(wàn)用表中。積層電池電壓高, 電流小, 容量小, 早期用于必須有較高電壓才能工作的弱 電流設(shè)備中。現(xiàn)在由于DC-DC芯片的普及,較高級(jí)些的這類設(shè)備也都改用 1節(jié)5 號(hào)電池供電,積層電池適用面日益萎縮。 這種電池的最大放大電流只用幾十毫安, 平時(shí)只工作在毫安級(jí)。積層電池的正負(fù)極在一邊, 存放時(shí)要特別留意不可與金屬物體, 如硬幣、
11、 金 屬鋼筆等入置一起,以防短路。5、鋰金屬電池( Lithium )新型的鋰電池有二大類,一類是一次性鋰金屬電池,另一類為鋰離子電池。 鋰金屬電池的負(fù)極為鋰金屬, 正極有二氧化錳、 二硫化鐵等。 標(biāo)稱電壓因正極材 料不同而有1 .5V、和3V多種,國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的是用于高檔全自動(dòng)相機(jī)的 3V型鋰電 池CR123A和CR2以及直徑為20mm勺大扣式電池 CR2016/ CR2025/ CR2032幾 種。鋰金屬電池的能量重量比特別大,高達(dá) 900Wh/kg。故單位體積的電池容量特 別大,一節(jié)用于全自動(dòng)電子照相機(jī)的 CR123A以50如閃光燈拍攝,可拍24卷 膠卷。鋰金屬電池還可連續(xù)大電流、長(zhǎng)時(shí)間供電
12、,最大電流在 2A 以上。而自放 電率僅1%- %/月,保存性極好。雖然鋰的活動(dòng)性很強(qiáng),但由于鋰金屬電池采用了自猝火電化學(xué)系統(tǒng),正常使 用時(shí)非常安全,不慎出現(xiàn)內(nèi)外部短路、過(guò)度放電、過(guò)熱或外力沖擊時(shí),都有一定 的自身保護(hù)功能。 但也請(qǐng)切記鋰金屬電池不是可充電電池, 若強(qiáng)行充電, 容易引 起爆炸或起火。由于鋰金屬電池的大容量、 大電流特點(diǎn), 現(xiàn)已被越來(lái)越多的便攜式設(shè)備采用。 如高檔全自動(dòng)照相機(jī)和采用通用電池的普及型數(shù)碼相機(jī), 鋰金屬扣式被廣泛用于 高檔計(jì)算器、電子辭典、電子特記本、語(yǔ)音報(bào)時(shí)鐘表和照相機(jī)的第二電源中。6、氧化銀電池(銀鋅電池)氧化銀電池也稱銀鋅電池, 其正極為氧化銀, 陰極為鋅材,
13、電解質(zhì)有氫氧化 鈉和氫氧化鉀兩種。標(biāo)稱電壓都是伏,電流微弱。氧化銀電池都為小扣電池,常 見(jiàn)的有X,x和X幾種,容量分別為 15,40,80/120/170mAH。扣式電池密封可靠, 不漏液。 但材質(zhì)的密封處也會(huì)生銹, 使用時(shí)要注意由于 其體積小,供出電流小,這類扣式電池都是用于電子表,計(jì)算器,照相機(jī),微型 遙控器和聲響玩具中。 其中用氫氧化鈉作電解質(zhì)的電池內(nèi)阻較大, 輸出電流較小, 適用于小電流設(shè)備, 如指針式石英表。 用氫氧化鉀作電解質(zhì)的電池內(nèi)阻小, 輸出 電流略大些,可用于數(shù)字式電子表??凼诫姵靥鎿Q時(shí),鑷子只能夾持圓周邊,若夾持上下面即造成電池短路。7、過(guò)氧化銀電池將氧化銀電池的正極改為過(guò)
14、氧化銀材料就為過(guò)氧化銀電池,品質(zhì)更好。標(biāo)稱電壓也是伏,容量比同體積氧化銀電池高出 30%-40%,除氧化銀電池的適用范 圍外,還可用于有亮光和聲響功能的電子表。二、 充電電池上述七種都是一次性電池,隨著便攜式電子設(shè)備的大量和長(zhǎng)時(shí)間使用,一次 性電池就是顯得費(fèi)用太高。故充電電池越來(lái)越受到產(chǎn)品開(kāi)發(fā)廠商和用戶的關(guān)注。 充電電池除制造成通用型電池形式外, 還被大量制成專用型充電電池。 充電電池 的特性比一次性電池更繁雜,除與一次性電池一樣有正常常使用時(shí)的注意點(diǎn)外, 還有充電特性要注意。 不同種類的充電電池放電和充電特性多有不同, 使用不當(dāng) 會(huì)大大縮短電池壽命。充電電池的一些特殊指標(biāo)如下: 1、最終放電
15、電壓,也稱放電終止電壓,此電 壓以下就不能再放電, 強(qiáng)行放電會(huì)加速損壞電池。 這電壓也是測(cè)定電池容量的結(jié)束點(diǎn)。 2、額定容量,以 5 小時(shí)充滿電的電池,放電至最終放電電壓的電流和時(shí) 間乘積。額定容量是“ C'來(lái)表示,單位:mAh 3、充放電率,以C的比例來(lái)表 示。若以容量數(shù)值電流放電,即稱C率放電,即充放電率為0.1C率的電池,就可 工作10小時(shí)。充電時(shí):若效率100%以1C率充電,只需用1小時(shí);以0.5C率 充電,需要 2小時(shí)。 4、涓流, 0.1C 率稱為涓流,涓流充電時(shí)間較長(zhǎng),但對(duì)各種 充電電池都比較安全。例如,某充電電池容量為1600mAh充電效率為2/3,以0.5C率,即80
16、0mAS流充電,需要3小時(shí),以0.1C率(160mA涓流充電,約 15 小時(shí)。 5、最大充電電壓,不會(huì)破壞電池內(nèi)部保護(hù)機(jī)制的最大允許充電電壓。 6、最大充放電電流,具有過(guò)流保護(hù)機(jī)制的電池組,允許的最大充放電電流。下 面介紹目前使用最廣泛的三種充電干電池。1 、 鎳鎘電池( Ni Cd) 鎳鎘電池是最早出現(xiàn)的干式充電電池,現(xiàn)技術(shù)成熟、價(jià)格低廉,售價(jià)僅 堿性電池的三、四倍,實(shí)際使用相當(dāng)于 500節(jié)糊式鋅錳電池,故使用費(fèi)非常低。 它的正極采用氫氧化鎳,負(fù)極為氧化鎘,電解質(zhì)為氫氧化鉀。額定電壓伏,出廠 時(shí)為放電狀態(tài), 初始電壓不高于伏。 這是假冒充電電池或舊充電電池與新品的明 顯區(qū)別。滿充電時(shí)的最大電
17、壓可達(dá),開(kāi)始工作后,很快就回落在額定電壓上。 此后能保持很長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定電壓值, 到電量用完時(shí), 才迅速下跌。 鎳鎘電池的最 終放電電壓為V。自放電率大,達(dá)25%28%月,不宜充滿電保存。鎳鎘電池內(nèi)阻極小,能提供特別大的放電電流,短路電流可達(dá) 6A,并且 放電電壓穩(wěn)定。反復(fù)充電次數(shù)大于 500次。鎳鎘電池的能量重量比50Wh/Kg能 量體積比150Wh/L是幾種充電電池中最差的。由能量體積比不高, 5號(hào)鎳鎘電 池的容量只與糊式鋅錳電池持平,約 500mAh。鎳鎘電池應(yīng)采用恒流充電,可大電流充電。由于電量充足后,若繼續(xù)充 電,電壓反而會(huì)下降,故可用負(fù)電壓增量(一 V)自動(dòng)控制,結(jié)束充電若充足 后繼
18、續(xù)充電,電能將全部轉(zhuǎn)化成熱能,電池發(fā)熱劇烈,溫升可達(dá)( T/ t )來(lái) 自動(dòng)結(jié)束充電。 鎳鎘電池的一大優(yōu)點(diǎn)為過(guò)充電的危險(xiǎn)性不大, 涓流充電的話, 過(guò) 充電對(duì)電池幾乎沒(méi)有影響。 故可以用廉價(jià)的半波整流串電阻限流的定電壓充電器 充電,開(kāi)始電流較大,此后逐步減小,不需具備定時(shí)或充足自動(dòng)結(jié)束功能。稍好 的可用大電充恒流快速充電方式, 定時(shí)自動(dòng)切斷電源。 由于具體電池電量不一定 會(huì)全用光,新舊不同,充電效率也可能不同,定時(shí)結(jié)束充電不一定正確,但即使 略有過(guò)充電也關(guān)系不大。鎳鎘電池的一大缺點(diǎn)是具有 記憶效應(yīng) ,如果沒(méi)有用完電就充電,或沒(méi)有 充足電就放電, 電池就會(huì)記憶住這個(gè)電壓, 以后充放電就會(huì)停止在這里
19、, 使可用 容量大大減小。所以,平常使用應(yīng)以 用光充足為原則,不隨意充電。這就對(duì)旅游 和野外使用會(huì)有所影響,可能突然出現(xiàn)電量用盡的情況。如已經(jīng)出現(xiàn)記憶效應(yīng), 如發(fā)現(xiàn)充電后使用時(shí)間很短, 可用以下方法恢復(fù): 以涓流充足電量(寧過(guò)勿缺) , 然后以5小時(shí)率(5號(hào)電池約100 mA放電,直至放到,如此反復(fù) 3、5次,一 般就能恢復(fù)正常。鎳鎘電池雖然額定電壓只有,但由于其內(nèi)阻小,路端電壓與鋅錳類一次 性電池基本本相同, 特別在大電流工作時(shí), 作用于負(fù)載上的電壓更在其上。 所以, 凡是用伏一次性性干電池的場(chǎng)合, 都可以用伏的鎳鎘電池, 其中以大電流設(shè)備更 為合適用。例如,全自動(dòng)相機(jī)、隨身聽(tīng)、錄音機(jī)、電機(jī)
20、玩具、遙控艦?zāi)?、電?dòng)剃 須刀具等場(chǎng)合,如電子鐘、遙控器中,就不合適或不經(jīng)濟(jì)。一些早期的電子閃光 燈或自動(dòng)相機(jī), 注明禁使用鎳鎘電池, 是因?yàn)閾?dān)心鎳鎘電池提供的特大電流損壞 閃光燈充電電路, 后來(lái)的閃光燈一般不存在此問(wèn)題。 另外, 由于鎳鎘電池的容量 不大,故不宜用于長(zhǎng)時(shí)間大電流設(shè)備,如液晶顯示器、隨身看、數(shù)碼相機(jī)等。 2、鎳氫電池( Ni MH)鎳氫電池采用與鎳鎘電池相同的鎳氧化物作為正極,儲(chǔ)氫金屬作為負(fù)極, 堿液(主要為氫氧化鉀作為電解液。 鎳氫電池額定電壓也是, 滿充電時(shí)的最大電 壓可達(dá),最終放電電壓為。重復(fù)充電次數(shù)大于 500次,自放電率20% 鎳氫電池是鎳鎘電池的后代產(chǎn)品,各方面性能都
21、優(yōu)于鎳鎘電池,放電最大 電流可為3A。能量重量比6080Wh/kg,同樣體積或同樣重量可供出比鎳鎘電池 大得多的能量,適合有重量體積要求的設(shè)備,例如,艦?zāi):蛙嚹5?。其單?jié) 5 號(hào)電池的最大容量可達(dá)1700mAh鎳氫電池成本低,具有良好的快充性能,無(wú)記 憶效應(yīng),無(wú)鎘污染,溫度使用范圍廣,安全性能好。溫升迅速自動(dòng)結(jié)束充電,故 以溫升加劇結(jié)束充電更為正確。 其過(guò)充電后, 能量也會(huì)變成熱量散發(fā)掉, 不過(guò)大 電流過(guò)充電也會(huì)影響電池壽命。鎳氫電池充電方式與鎳鎘電池基本相同, 也為恒流充電, 電壓增量負(fù)斜率或由于 負(fù)斜率特征沒(méi)有鎳鎘電池明顯,。雖然鎳氫電池被認(rèn)為沒(méi)有記憶效應(yīng), 可以隨時(shí)充電。 但充電器若沒(méi)有
22、充滿自動(dòng)停 止功能的話, 也只能以涓流充電。 因?yàn)榇箅娏骱懔鞒潆姛o(wú)法正確估計(jì)時(shí)間, 極易 造成過(guò)充電。鎳氫電池長(zhǎng)期不用會(huì)出現(xiàn) 休眠現(xiàn)象 ,容量大大降低, 這時(shí)可按鎳鎘 電池消除記憶效應(yīng)同樣的過(guò)程激活。鑒于鎳氫電池的特點(diǎn), 它可用于各種普通電池使用的場(chǎng)合, 其中包括長(zhǎng)時(shí)間大電 流和瞬態(tài)超大電流工作狀態(tài),如隨身看、航模艦?zāi)?、玩具賽車、電?dòng)工具和采用 5 號(hào)電池的數(shù)碼相機(jī)。也可用于長(zhǎng)期放電,但電流不大的場(chǎng)合,如無(wú)繩電話。其 瞬態(tài)超大電流工作能力是更新型的鋰離子充電電池都力不能及的。 3、鋰離子電池( Li-ion )鋰離子電池是新型的充電電池,正極材料為含鋰的金屬氧化物(LiCoO2、LiNiO2、
23、LiMn202等),負(fù)極材料為焦炭或石墨,電解質(zhì)為有機(jī)液,新電池需充 電化成。鋰離子電池的額定電壓為, 滿充電時(shí)的最大電壓為, 最終放電電壓硬 碳型,石墨型。其能量重量比高達(dá) 170Wh/Kg是鎳鎘電池的三倍多,能量體 積比300Wh/L,循環(huán)充電次數(shù)大于1000次,無(wú)記憶效應(yīng)。內(nèi)部還具有多種安全 設(shè)置,能保護(hù)電池在不當(dāng)使用時(shí)不至損壞。從上述指標(biāo)就可以看出, 鋰離子電池的能量密度更大, 同樣體積可以供出更多的 能量,使用壽命長(zhǎng),單節(jié)電池的工作電壓高。另外,鋰離子電池放電適用環(huán)境溫 度范圍大,從-10C+60C都能100%放完電,僅低溫時(shí)略差些。而鎳鎘、鎳氫 電池恰好相反,只有15C前后能完全放完電量,溫度上升放電容量會(huì)下降,60C 時(shí)能放出 50%的電量。另外,
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