如何理性看待植入式刺激器使用壽命？
來(lái)自：患者園地 日期：2022-06-09 13:52如何理性看待植入式刺激器使用壽命？
上篇文章（如何選擇植入式刺激器電池？）←戳原文鏈接
中提到了有源植入式醫(yī)療器械電池包括不可充電電池、可充電電池。
這些電池都有哪些特點(diǎn)？
我們又應(yīng)該如何理性看待電池的各項(xiàng)指標(biāo)和電池使用壽命呢？
不可充電電池
不可充電電池，也叫原電池。目前應(yīng)用于植入式刺激器的不可充電電池大多為鋰氟化碳電池(CFx)，該電池主要應(yīng)用于航空航天、軍事設(shè)備和醫(yī)療設(shè)備，很少用于日常生活中。
鋰氟化碳電池有很多優(yōu)點(diǎn)：
高能量密度
能量密度高意味著單位體積內(nèi)可以?xún)?chǔ)存更多電量。
下表為氟化碳電池與二氧化硫、二氧化錳電池的比較，氟化碳電池的能量密度是其它兩種電池的2-3倍。
安全性高，使用壽命長(zhǎng)
氟化碳電池屬于固態(tài)電池，耐受溫度范圍為-20°C～130°C，壽命可以達(dá)到15年，當(dāng)然其價(jià)格也是最高的。
固態(tài)電池安全性高，這點(diǎn)非常重要，像鋰二氧化硫、鋰亞硫酰氯電池一旦泄露就有很強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)人體的安全性會(huì)有很大影響。
電量自泄露率低
氟化碳電池每年電量泄露率不超過(guò)1%，也就是放上10年不用，還保有90%的電量。
但是一旦使用，電池的壽命就由刺激強(qiáng)度來(lái)決定，刺激強(qiáng)度越大，耗電量越多，電池使用時(shí)間就越短。
要注意的是，不能因?yàn)榭紤]省電，就不敢提高刺激強(qiáng)度，從而影響治療效果。
方便電量檢測(cè)
除了以上優(yōu)點(diǎn)外，氟化碳電池在臨床應(yīng)用中還有一個(gè)好處：
放電時(shí)電壓穩(wěn)定，后期電量的減少與電池電壓基本呈單調(diào)近線性關(guān)系，所以通過(guò)檢測(cè)電壓可以測(cè)算出剩余電量，及時(shí)通知病人更換電池。
容量大、壽命長(zhǎng)、安全性高，這正是很多有源植入醫(yī)療器械選用氟化碳電池的原因。
可充電電池
可充電電池一般是指可充電鋰離子電池。手機(jī)使用的電池基本都是鈷酸鋰電池，電動(dòng)汽車(chē)用的電池有三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池。目前植入式醫(yī)療器械使用的可充電電池多為鈷酸鋰電池，與手機(jī)電池的配方一樣，但在工藝上質(zhì)量控制要求更高。
如果植入體內(nèi)的刺激器使用的是可充電電池，是不是就意味著終身無(wú)憂，一直就有源源不斷的電量了呢？
其實(shí)不是這樣的！
大家可以看下自己的手機(jī)，手機(jī)電池一般都比手機(jī)本身的壽命要短，很多人手機(jī)用了兩年電池就不給力了，表現(xiàn)為一充就滿，一用就沒(méi)，其實(shí)就是電池容量越來(lái)越小，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于新手機(jī)電池的容量。
所以，可充電電池也是有使用壽命的，它不像原電池那樣，有多少用多少就行了。
可充電電池的使用壽命用什么指標(biāo)衡量呢？
通常是用充放電的次數(shù)來(lái)衡量。充放電次數(shù)是指充滿電并用完叫一次循環(huán)（Cycle），如果充滿電用了一半，又充滿，這叫半次。
下圖顯示了不同型號(hào)的可充電電池充放電次數(shù)與電池容量之間的關(guān)系，當(dāng)電池充放電次數(shù)到250次后，電池容量已經(jīng)下降到85%以下，最低的都已經(jīng)到75%以下。
一般電池廠家都會(huì)給電池在充放電多少次后保持80%以上的電量。一般淘寶上買(mǎi)的電池200多次，最好的電池也就500次，好的醫(yī)療器械用電池可多達(dá)1000次。
隨著可充電電池的長(zhǎng)期使用，電池容量逐漸減少是一個(gè)必然現(xiàn)象。
所以，使用可充電電池并不意味著終身無(wú)憂。當(dāng)然，也不能簡(jiǎn)單地用“電池壽命10年/15年”來(lái)解釋電池的使用時(shí)間。
因?yàn)橛绊懣沙潆婋姵厥褂脡勖囊蛩赜泻芏啵偟膩?lái)說(shuō)，電池容量隨著使用逐漸減少，當(dāng)刺激用電達(dá)到了電池充放電次數(shù)上限，壽命也就到頭了。
影響可充電電池使用壽命的因素有哪些？
第一是溫度
電池在溫度太高和溫度太低時(shí)容量都會(huì)降低。
從圖1可以看到，溫度低于0°C，電池容量會(huì)明顯下降。
圖1
圖2顯示，溫度在25°C時(shí)，充放電循環(huán)對(duì)容量損失影響較??；當(dāng)溫度高于45時(shí)，充放電循環(huán)容量損失明顯增大。我們?nèi)梭w幾乎是恒溫36°C，所以對(duì)充電電池運(yùn)行而言是相當(dāng)好的溫度環(huán)境。
圖2
第二是放電深度（DoD）
放電深度就是指電池所放電量與容量的比值。比值越小，就意味著放電越淺。
從下表中可以看出，如果每次都100%把電池的電用掉，電池的充放電次數(shù)是300次（三元鋰），或600次（磷酸鋰），鈷酸鋰電池原理也一樣。每次充放電40%的電量，則可以充放電1000次（三元鋰）。
所以，用電習(xí)慣對(duì)電池壽命有很大影響，平時(shí)用電時(shí)不應(yīng)該把電用光后再充電，淺充淺放電池壽命更長(zhǎng)。
因?yàn)殡姵仉娏亢谋M會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生損害，使電池內(nèi)部對(duì)電子遷移的阻力越來(lái)越大，于是容量就越來(lái)越小，縮短電池壽命。以三元鋰電池為例，每次放電40%就充電，比用完再充的累計(jì)電量高出33.3%。滿充滿放能用3年的話，淺充淺放能用4年。
第三是充放電速度
也就是充放電時(shí)電流多大多快。從下圖可以看出，大于1C的充放電速度會(huì)使電池容量大幅下降。（速度衡量單位C的含義，是以和電池容量相同的安培數(shù)放電。比如說(shuō)3000mAh的電池以3000mA充放電即為1C。）
第四是時(shí)間
相比原電池每年1%的電量泄漏率，可充電電池電量自泄漏率更高（不同廠家的電池電量泄露率每個(gè)月1%-10%）
所以，即使完全不用，光放著也會(huì)漏電。而且，容量距離60%越遠(yuǎn)泄漏越快，其中100%掉得最快，所以不用的電池最好在60%左右電量放置。
另外隨著時(shí)間延續(xù)，電池壽命也在縮短，電池內(nèi)部材料老化，電池內(nèi)阻隨著時(shí)間會(huì)逐漸升高，壽命就會(huì)縮短。
可充電電池也有使用壽命，影響電池壽命的因素有很多。使用習(xí)慣和累計(jì)用電量決定了電池的壽命，醫(yī)療器械內(nèi)部電路設(shè)計(jì)（控制充放電速度、電流大?。┮矔?huì)對(duì)使用時(shí)間有影響。
所以，所謂的“電池可以使用多少年”其實(shí)是個(gè)偽命題。
對(duì)于患者而言，在日常使用過(guò)程中能做的，就是“不要讓電池電量用光再充電，淺充淺放對(duì)電池壽命最好”。
參考文獻(xiàn)：
【1】How to Prolong Lithium-based Batteries.
【2】梁奇,于春梅,王順利?.《電源技術(shù)》航空鈷酸鋰電池的溫度特性研究.
