你經常會看到 醫療應用 根據可靠性、能量密度以及每個設備的工作原理，在一次電池和可充電電池之間進行選擇。醫療級可充電電池，尤其是使用磷酸鐵鋰 (LiFePO4) 和三元鎳鈷錳 (NMC) 等鋰化學材料的電池，具有高能量密度和長使用壽命。製造商關注的因素包括成本、病患依從性和新的安全功能。
鋰電池組的最新創新提高了效率和安全性，使其成為許多醫療應用的理想選擇。
關鍵要點
對於需要頻繁使用的設備，請選擇可充電電池。它們能量密度高，長期成本較低。
為植入式裝置選擇原電池。它們使用壽命長，可靠性高，無需充電。
選擇電池時，請考慮對環境的影響。充電電池可以減少廢棄物，而一次性電池則會引發更多處置問題。
評估總體擁有成本，而不僅僅是初始價格。充電電池的前期成本可能較高，但從長遠來看可以節省成本。
確保符合安全標準。使用符合規定的電池可提高設備的安全性和可靠性。
第一部分：電池差異
1.1 可充電電池
您依賴可充電 醫療設備電池 需要頻繁使用且性能穩定的電池。這些電池採用可逆電化學反應，可多次充電。在醫療應用中， 鋰離子化學 LiFePO4、NMC、LCO、LMO 和 LTO 等材料因其高能量密度和長循環壽命而脫穎而出。您會發現 磷酸鐵鋰電池 鎳氫電池和鎳鎘電池因其穩定的電壓和安全性，常用於便攜式醫療設備和手術器械。鎳氫電池和鎳鎘電池也可用於血壓監測儀和糖尿病監測儀等小型設備。
提示：如果您的裝置需要高電流消耗並重複使用，則應選擇可充電電池。這些電池可以減少浪費並降低長期成本。
可充電電池提供更高的功率輸出，非常適合需要可靠且強勁能量傳輸的裝置。它們能夠支援鋰電池組，從而提高醫療環境的效率和安全性，讓您從中受益。雖然可充電電池的前期成本較高，但由於其可重複使用的特性，您可以節省成本。高能量密度意味著您可以設計緊湊型設備，而無需犧牲性能。
電池類型 | 充電 | 應用領域 |
|---|---|---|
磷酸鐵鋰 | 可以 | 便攜式醫療設備、手術工具 |
NMC | 可以 | 先進的醫療設備 |
液態二氧化碳 | 可以 | 診斷影像設備 |
改性活生物體 | 可以 | 輸液幫浦、監測系統 |
LTO | 可以 | 快速充電/放電醫療設備 |
鎳金屬氫化物 | 可以 | 小型醫療器材 |
鎳鎘 | 可以 | 血壓監測儀、糖尿病監測儀 |
1.2 原電池
在需要長保質期和可靠性且無需充電的醫療設備中，您會使用原電池。這些電池依賴不可逆的電化學反應，這意味著一次性使用後就需要丟棄。 LiMnO2 和鋰碳氟化物 (CFx) 等原電池為除顫器和心臟起搏器等關鍵設備供電。鹼性電池和鋅空氣電池也在血壓監測儀和脈搏血氧儀中發揮作用。
由於自放電率低，原電池的使用壽命更長。對於難以更換或無法更換的設備，例如植入式醫療設備，您可以選擇使用原廠電池。雖然原電池的功率輸出低於可充電電池，但它們在需要長期穩定性和可靠性的應用中表現出色。它們的高能量密度支援緊湊的設備設計，但您必須考慮因浪費增加而對環境的影響。
獨特之處 | 原電池 | 可充電電池 |
|---|---|---|
充電能力 | 不可充電 | 充電 |
電化學反應 | 不可逆 | 可逆 |
價格 | 一般比較便宜 | 通常更貴 |
保質期 | 由於自放電率低，使用壽命更長 | 與原電池相比更短 |
輸出功率 | 較低的功率輸出 | 更高的電力輸出，適用於高電流消耗應用 |
對環境造成的影響 | 每個電池浪費更多 | 多次充電後浪費更少 |
在選擇合適的電池之前，您必須評估醫療設備的特定需求。請考慮高能量密度、可靠性以及設備是否適合使用一次性電池或可重複使用電池。
第 2 部分：效能比較
2.1 壽命與更換
選擇醫療設備電池時，需要考慮電池的使用壽命和更換週期。可充電電池，尤其是採用 LiFePO4、NMC、LCO、LMO 和 LTO 化學成分的鋰電池組，使用壽命很長。在某些應用中，這些電池的使用壽命可達 25 年。而原電池（例如用於起搏器的電池）通常可以使用 5 到 10 年，之後才需要更換。
電池類型 | 典型壽命 |
|---|---|
充電 | 最長25年 |
主要（例如起搏器） | 5至10五年 |
使用可充電電池可減少更換次數，從而降低維護成本並最大程度減少設備停機時間。鋰電池組還具有較高的循環壽命，許多型號在經過 80 次充放電循環後仍能保持 500% 的容量。對於需要長期穩定性能的醫療設備而言，這種可靠性至關重要。
2.2 能量密度和尺寸
能量密度和尺寸在醫療器材設計中起著至關重要的作用。您需要緊湊型高能量電池。鋰離子電池（包括磷酸鐵鋰、三元鋰、鈷酸鋰、鋰錳酸鋰和鈦酸鋰）的能量密度高達 4 Wh/kg。一次鋰二氧化錳電池的能量密度約為 250 Wh/kg，非常適合空間有限的設備。
電池類型 | 能量密度 (Wh/kg) |
|---|---|
鋰離子電池 | 截至到250 |
鎳氫 (NiMH) | 圍繞100 |
鋰二氧化錳 | 關於280 |
使用鋰電池組可以帶來以下幾個優點：
高能量密度使得每次充電之間可運行更長時間。
輕量化的設計提高了手持和穿戴式裝置的便攜性。
使用壽命長，減少了頻繁更換的需要。
您可以設計更小、更輕的醫療設備，而無需犧牲可靠性或性能。這對於便攜式和穿戴式醫療設備尤其重要。
2.3 可靠性與安全性
可靠性和安全性是醫療應用的重中之重。您需要效能穩定、風險最小化的電池。醫療級可充電電池必須符合嚴格的安全工程標準，包括符合 IEC 62133、UL 2054、ISO 13485 和 IEC 60601-1 標準。此外，您還需要具備生物相容性、過充保護、熱關斷、電池管理系統、身份驗證以及序列化功能，以實現可追溯性。
安全功能 | 產品說明 |
|---|---|
合規標準 | 電池必須符合 IEC 62133、UL 2054、ISO 13485 和 IEC 60601-1 標準。 |
生物相容性 | 電池必須具有生物相容性，以確保患者附近的安全。 |
安全特性 | 必須包括過充電保護、熱關斷和電池管理系統。 |
認證 | 必須對電池進行認證以防止偽造。 |
序列化 | 電池必須序列化且可追溯，以進行安全監控。 |
鋰電池組擁有先進的安全特性和一致的可靠性，是您的理想之選。這些電池可幫助您避免意外故障，確保患者安全。
環境影響與成本效益
您還必須評估電池的環境影響和成本效益。充電電池使用更多毒性材料，但如果充分利用並回收利用，則可以減少資源消耗和製造影響。而原電池由於頻繁處置，會產生更多廢棄物，整體環境影響也更大。
影響性 | 可充電電池 | 免洗電池 |
|---|---|---|
使用原料 | 更多有毒物質 | 毒性較小的材料 |
資源枯竭 | 降低 | 更高 |
製造業影響 | 降低 | 更高 |
使用影響 | 充電約 50 次後更低 | 更高 |
能源消耗 | 更高 | 降低 |
污染 | 採礦相關 | 處置相關 |
處置影響 | 如果不回收則更高 | 降低 |
整體影響 | 如果充分利用並回收則更低 | 更高 |
您可以了解有關可持續性的更多信息 此處 以及衝突礦物 此處.
注意：您應該始終考慮電池的整個生命週期，以最大限度地提高成本效益並最大限度地減少對環境的危害。
第 3 部分：成本與維護
3.1 前期成本與長期成本
在比較植入式生醫設備電池的成本時，您面臨著重要的決策。一次電池通常以較低的初始成本吸引您。您可以將一次電池安裝在植入式裝置中，而無需大量的前期投資。但是，您必須考慮長期成本。二次電池，如 LiFePO4、NMC、LCO、LMO 和 LTO 等鋰離子化學電池，需要更高的初始投資。但它們能夠充電並重複使用數百甚至數千次，因此對您來說非常有利。
下表比較了植入式生醫設備中一次電池和二次電池的成本因素：
方面 | 可充電電池 | 原電池 |
|---|---|---|
初始投資成本 | 較高的初始投資 | 較低的初始成本 |
長壽 | 可重複使用數百至數千次 | 一次使用，需要經常更換 |
更換頻率 | 最終需要更換，但更換頻率較低 | 需要經常更換 |
維修費用 | 適當的照護可以延長壽命，降低成本 | 無需維護，但整體成本較高 |
對環境造成的影響 | 減少浪費，減少隱性成本 | 更多廢棄物，處理過程中的隱性成本 |
植入式生醫設備中的二次電池可以節省長期成本。它可以降低更換頻率，並降低與廢物處理相關的隱藏成本。一次電池乍看之下可能更便宜，但長期來看，由於頻繁更換，您需要支付更高的費用。
提示：選擇植入式裝置的電池時，您應該始終計算總擁有成本，而不僅僅是初始價格。
3.2 維護需求
您必須了解植入式生物醫學設備中電池的維護要求。二次電池，尤其是鋰電池組，需要定期維護。您應該遵循安全標準，例如 ANSI/AAMI ES 60601-1 和 IEC 指南。這些標準有助於確保由二次電池供電的植入式裝置安全運作。
二次電池的日常維護包括：
觀察並記錄新的充滿電的電池的運行時間，以便與舊電池進行比較。
定期檢查電池的充電狀態。
監控電池是否接近其預計使用壽命。
如果運行時間低於原來的 80% 或充電時間顯著增加，請更換。
儲存前充電至 50%，每六個月檢查一次。
避免拆卸、擠壓或暴露在極端溫度下。
您應該設計植入式生物醫學設備，使其僅使用經批准的替換電池和充電器。您必須在使用說明中使用明確的措辭，概述經批准的儲存、充電、使用和維護要求。
植入式裝置中的原電池維護成本較低。無需充電。原電池更換方便，使用壽命更長。然而，使用後必須丟棄，這會增加對環境的影響。
下表比較了植入式生醫設備中一次電池和二次電池的維護需求：
電池類型 | 維護需求 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|---|
初級（一次性） | 無需充電；易於更換；保質期更長 | 方便；隨時可用；非常適合需要頻繁更換的設備 | 因廢棄物對環境造成影響；無法再充電；使用後必須丟棄 |
充電 | 需定期充電；自放電率可能較高 | 長期節省成本；環保；可重複使用多次 | 使用壽命比一次性電池短；對於需要持續供電的使用者來說可能不方便 |
您必須權衡一次電池的便利性與二次電池的長期節省和可持續性。您應該選擇最適合您植入式生醫設備需求的電池類型。
第 4 部分：應用程式
4.1 植入式生醫設備
您依靠植入式生物醫學設備來實現挽救生命的功能。心律調節器、神經刺激器和藥物傳輸系統需要可靠的電源，能夠連續運作多年而無需維護。大多數植入式生物醫學設備使用 原電池這些電池採用鋰金屬陽極和先進的陰極系統，可提供較長的使用壽命和穩定的輸出。在心律調節器中經常使用原電池，因為它們具有高能量密度和低自放電率。這意味著您無需頻繁充電或更換它們。
電池類型 | 產品說明 |
|---|---|
原電池 | 利用具有各種陰極系統的鋰金屬陽極，提供較長的使用壽命。 |
可充電電池 | 植入後即可充電的二次鋰離子電池，但容量通常較低且壽命較短。 |
您注意到，1958 年的第一台心律調節器使用的是可充電鎳鎘電池。早期的生物醫學設備依賴汞鋅電池，但由於安全問題，這些電池最終停產。 1975 年鋰碘電池的推出提高了電池的使用壽命和可靠性。如今，大多數植入式生醫設備都選擇使用原電池，因為它們可以最大限度地減少手術更換的需要，並最大限度地確保患者的安全。
提示：當您需要較長的保質期和最少的維護時，您應該為植入式生醫設備選擇原電池。
4.2便攜式設備
您每天都會在醫院、診所和家庭護理環境中使用便攜式生物醫學設備。輸液幫浦、胰島素幫浦、心電圖監測儀和貼片式心電圖系統等設備需要能夠穩定供電並支援頻繁使用的電池。可充電電池佔據了這一領域的主導地位。您依賴鋰離子電池，例如磷酸鐵鋰 (LiFePO4)、三元鋰 (NMC)、鈷酸鋰 (LCO)、鋰金屬氧化物 (LMO) 和鈦酸鋰 (LTO)，因為它們具有高能量密度、長循環壽命和快速充電功能。
電池類型 | 優點 |
|---|---|
鋰離子 | 能量密度高、電池壽命長、充電快、自放電率低。 |
鎳鎘 | 出色的耐用性和可靠性，長循環壽命，可承受高放電率。 |
鎳氫 | 能量密度和安全性的良好平衡，比鎳鎘電池更緊湊、更輕。 |
便攜式生物醫學設備中經常會用到鋰電池組，因為它們支援高電流消耗和重複充電。 18650 鋰電池因其高能量儲存和穩定性而備受青睞。聚合物鋰電池擁有可自訂的形狀和更高的安全性能。這些電池降低了爆炸風險，並可無縫整合到貼片式心電圖監測儀和穿戴式生物醫學設備中。
電池類型 | 主要特色 | 對安全和績效的貢獻 |
|---|---|---|
18650鋰 | 能量密度高，一致性好 | 增強便攜式設備的能量儲存和可靠性。 |
聚合物鋰電池 | 可客製化形狀，提高安全性能 | 降低爆炸風險並實現更好的整合。 |
18650電池具有良好的一致性和高能量儲存。
聚合物電池具有更好的安全性能，並且可以根據各種生物醫學設備設計進行客製化。
與液體電池不同，聚合物電池僅在發生事故時才會膨脹，從而降低了爆炸風險。
您還會看到鋰電池組應用於機器人、安防系統、基礎設施、消費性電子產品和工業領域。標準化的鋰電池化學成分，例如 LiFePO4、NMC、LCO、LMO 和 LTO，可確保在這些應用中保持一致的平台電壓、能量密度和循環壽命。
注意：您應該始終使用 電池管理系統（BMS） 監測電池健康狀況並防止故障。
4.3 緊急和一次性使用
在緊急情況下，您需要依靠緊急和一次性生物醫學設備。手電筒、收音機和貼片式心電圖監測儀等設備需要使用壽命長且隨時可用的電池。您選擇一次電池來應對這些應用，因為它們即使長時間存放也能提供可靠的電源。在旅行包、戶外活動和充電選項有限的急救包中，您使用一次性電池。
不常用的設備，例如手電筒和收音機，較長的保質期是有利的。
旅行和戶外活動，充電選項可能有限。
應急工具包，在最需要的時候提供可靠的電力。
使用一次性電池時，必須遵循安全提示。切勿混用新舊電池。請將電池存放在陰涼乾燥處。妥善處理電池，以免造成環境污染。
主要考慮因素 | 產品說明 |
|---|---|
能量密度 | 鋰離子電池的性能優於鹼性電池，它體積更小，但能提供更多的能量。 |
循環壽命 | 它們的循環壽命顯著延長，從而減少了更換頻率。 |
安全認證 | 改進的安全認證確保醫療環境中免受危險。 |
性能指標 | 每次充電可進行更多次升降循環，充電時間更快，進而提升效能。 |
對環境造成的影響 | 更環保的技術，消除了鉛酸處理問題。 |
延長設備壽命可以減少更換和浪費。
降低電池更換頻率可最大限度地減少緊急情況下的停機時間。
與生物醫學設備的無縫整合提高了營運效率。
智慧監控技術為您提供電池健康狀況和充電狀態的即時數據。這確保了緊急準備，並改善了患者的治療效果。先進的電池管理系統 (BMS) 提供洞察訊息，幫助您預防意外故障，並保持卓越運作。
鋰電池組廣泛應用於貼片式心電圖監測儀、緊急生物醫學設備和可攜式醫療設備。這些電池提供可靠的電源，並支援智慧監測和快速充電等高級功能。標準化的鋰電池化學流程可確保醫療、機器人、安防、基礎設施、消費性電子和工業領域的安全性和效能，讓您從中受益。
第 5 部分：標準與合規性
5.1 監理需求
選擇醫療設備電池時，必須遵守嚴格的規定。在歐洲，歐盟電池法規（法規 (EU) 2023/1542）規定了永續性、安全性、標籤和資訊的要求。該法規涵蓋所有類別的 醫療設備中使用的電池 植入式和傳染性產品除外。您需要提供碳足跡聲明，確保設備電池可拆卸和更換，並滿足標籤和資訊要求。經濟運營商必須履行特定義務，以確保電池合規。
歐盟電池法規注重永續性和安全性。
您必須清楚地標記電池並提供可追溯性資訊。
可拆卸和可更換性可幫助您有效地維護設備。
電池類型 | 適用標準 | 產品說明 |
|---|---|---|
原電池 | IEC 60086-4 | 鋰電池的安全性，確保在預期使用和可預見的誤用下安全運作。 |
可充電電池 | IEC 62133 | 在預期使用和可預見的誤用情況下，對含有非酸性電解質的便攜式密封二次鋰電池和電池組的安全操作要求。 |
您應該始終使用符合這些標準的鋰電池組。對於 LiFePO4、NMC、LCO、LMO 和 LTO 等醫療級鋰化學材料而言，一致的平台電壓、能量密度和循環壽命至關重要。有關可持續性和衝突礦物的更多詳細信息，請查看我們的 永續發展聲明 以及 衝突礦物聲明.
提示：選擇符合法規標準的電池可以提高設備的安全性和可靠性。
5.2風險管理
在醫療設備中設計和使用電池時，必須管理風險。風險管理策略可協助您預防故障並確保病患安全。您需要選擇合適的電池技術，評估風險，並透過測試驗證設計。濫用測試和進階分析（例如 MRI 相容性和滅菌風險評估）是至關重要的步驟。故障分析可協助您識別根本原因並採取糾正措施。
策略類型 | 產品說明 |
|---|---|
電池選擇 | 根據性能和安全標準選擇電池技術。 |
風險評估 | 評估醫療設備中使用電池的潛在風險。 |
監管合規 | 確保遵守醫療應用中電池安全的相關法規和標準。 |
設計驗證和確認 | 測試並確認電池設計符合安全和性能要求。 |
濫用測試 | 模擬極端條件以評估電池的彈性和安全性。 |
進階分析 | 進行 MRI 相容性和滅菌風險評估等專門測試。 |
故障分析 | 調查電池故障以確定根本原因並實施糾正措施。 |
您應該使用風險管理方法，例如故障模式與影響分析 (FMEA) 和系統架構規劃。製造商會評估市場、技術、法規和安全風險。您必須製作電池原型並進行測試，以驗證組件。基於風險的維護 (RCM) 始於航空業，如今已應用於醫療保健領域，提升可靠性。將這些策略應用於鋰電池組和其他醫療設備中的電池，可以提高可靠性和安全性。
注意：遵循電池風險管理最佳實踐，您可以保護患者並降低成本。
您應該根據醫療設備的需求選擇合適的電池類型。對於需要較長使用壽命和極低維護的植入式設備，請使用一次電池。對於需要頻繁使用且高功率的便攜式設備，請選擇可充電鋰電池組（LiFePO4、NMC、LCO、LMO、LTO）。
B2B 快速決策指南：
優先考慮可靠性和安全性認證。
為您的裝置選擇具有合適功率尺寸比的電池。
考慮保質期、耐溫性和脈衝要求。
始終在真實條件下測試電池，培訓員工並遵守監管標準。考慮永續性、標籤和報廢電池回收，以滿足合規性和環保目標。
方面 | 信息 |
|---|---|
質量保證 | 保持一致的電池性能。 |
| 使用可回收材料和生態設計原則。 |
報廢管理 | 建立廢棄電池回收和收集計畫。 |
常見問題
便攜式醫療設備應選擇哪一種鋰電池化學成分？
您應該選擇磷酸鋰鐵 (LiFePO4) 或三元鋰 (NMC) 鋰電池組。這些電池組具有高能量密度、長循環壽命和穩定的平台電壓。它們支援頻繁充電，並在以下情況下提供可靠的性能： 便攜式醫療設備.
在醫療設備中使用鋰電池組時如何確保安全？
您必須使用符合 IEC 62133 和 UL 2054 標準的電池。務必集成 電池管理系統（BMS） 用於過充保護、熱關斷和可追溯性。這降低了風險並提高了患者安全性。
為什麼植入式醫療設備通常使用一次電池而不是可充電鋰電池？
植入式設備通常依賴原電池，因為它們具有較長的使用壽命和穩定的輸出。可充電鋰電池的使用壽命較短，並且可能需要維護，這對於植入物來說並不實用。
醫療應用中的鋰電池組應遵循哪些維護步驟？
您應該監控電池充電狀態，當容量低於 80% 時更換電池，並在電池組電量為 50% 時存放。避免極端溫度，並僅使用經批准的充電器。定期檢查有助於確保安全和性能。
能量密度如何影響您對醫療設備鋰電池組的選擇？
更高的能量密度讓您能夠設計更小、更輕的設備。 LCO 和 LMO 等鋰化學材料的能量密度高達 250 Wh/kg，可在不犧牲功率或可靠性的情況下支援緊湊型醫療設備。
