关键权衡在于倍率性能：锌/空气电池在轻载放电率下可提供卓越的比能量，而锂基一次电池在负载增加时通常能提供更好的能量与功率平衡。对于低功耗、连续运行的应用，锌/空气电池可以最大限度地延长运行时间和提高效率；而对于中高放电率或脉冲负载较重的应用，锂电池通常是更佳的选择。
锌/空气电池针对低电流下的能量进行了优化；而锂电池则针对在较高电流下仍能保持的能量进行了优化。 因此，正确的比较必须基于实际负载曲线下的比能量和比功率，而不仅仅是能量密度。
化学体系如何提供能量
锌/空气电池优先考虑高比能量
锌/空气电池利用周围空气中的氧气作为反应物，减少了电池内部携带的活性正极材料量。这使得它在有利的低倍率工作条件下能够实现极高的比能量。
当负载较小且相对连续时，这一优势最为显著。例如助听器、传感器以及其他对运行时间要求高于瞬时功率的设备。
锂电池结合了高能量与更强的功率能力
锂基一次电池系统（包括 Li/SO₂ 和卷绕式 Li/MnO₂）在保持高比能量的同时，提供了远高于锌/空气电池的比功率。因此，它们更适合需要持续电流、高倍率放电或大脉冲的应用。
锂电池通常也以更高的电压工作。锂一次电池系统通常提供约 3.0–3.6 V 的电压，而许多传统的锌基电池约为 1.5 V，尽管最终的电池电压取决于具体的化学体系和配置。
低放电率下的性能
锌/空气电池可最大限度地提高单位质量的运行时间
在轻载放电率和环境温度下，锌/空气电池可以提供出色的比能量。当正极反应有足够的空气接触且电流需求保持适中时，其电化学设计特别高效。
对于低功耗的连续设备，这意味着在电池质量较低的情况下也能获得极佳的运行时间。在此工作范围内，锌/空气电池的能量优势可能超过其提供高电流能力的局限性。
锂电池即使在轻负载下也具有竞争力
锂一次电池同样提供高能量密度、低自放电、长保质期和相对平稳的放电行为。其较高的工作电压在某些设计中可以减少电池数量或简化电气架构。
因此，在低负载下，并不一定非要选择锌/空气电池。当产品需要长期储存、更宽的温度适应能力、更高电压或偶尔的电流脉冲时，锂电池可能更可取。
负载曲线比平均功率更重要
一个平均功率较低的设备可能仍需要用于无线电传输、电机启动或数据处理的短时高电流脉冲。即使平均能耗看起来很低，这些脉冲也可能暴露锌/空气电池的功率限制。
电池选择应区分持续电流、峰值电流、脉冲持续时间和脉冲频率。
中高放电率下的性能
锌/空气电池随负载增加而损失可用容量
锌/空气电池在中高负载下的性能会急剧下降，因为空气正极和氧气传输路径限制了反应速率。电池可能含有大量的理论能量，但并非所有能量都能在高电流下有效输出。
这是存储能量与指定倍率下的可用能量之间的核心区别。锌/空气电池在低倍率能量密度比较中可能表现优异，但在预期的重负载曲线下测试时却可能表现不佳。
锂电池在负载下保留了更多能量
锂系统通常能承受更高的放电率，同时保留更大比例的额定容量。Li/SO₂ 和卷绕式 Li/MnO₂ 系统是结合了高比能量与优异比功率的锂一次电池化学体系的典型代表。
这使得锂电池更适合无法充电或不希望充电的高耗电一次应用。当负载包括重复脉冲或会导致锌/空气电池产生显著极化的持续电流时，它也具有优势。
电压稳定性提高了系统的可用性
锂一次电池通常比传统的锌基系统提供更平坦的放电曲线和更高的工作电压。更平坦的电压曲线有助于电子设备在放电周期的更大范围内稳定运行。
锌/空气电池可以提供强大的低倍率能量性能，但其输出电压和容量对工作条件和倍率更为敏感。电源管理设计必须考虑到这些变化，而不能仅依赖标称电压。
比较主要设计标准
比能量
锌/空气电池在轻放电率且条件有利时处于领先地位。 其基于空气的正极减少了内部活性材料，并在低功耗运行中支持高理论和实际能量性能。
锂电池依然极具竞争力，并且在应用需要更高放电率时通常提供更高的可用能量。相关的指标是在目标负载下输送的能量，而不是在非常温和的测试下测得的最大值。
比功率
锂电池在持续电流和大功率脉冲方面具有明显优势。 其化学体系和电池结构更适合快速输送能量。
锌/空气电池从根本上受到氧气接触和正极反应动力学的限制。不应仅仅因为其标称比能量吸引人就将其选用于高倍率应用。
电压和放电曲线
锌基系统通常在 1.5 V 附近工作，并可能表现出倾斜的放电曲线。锂一次电池系统通常在 3.0 V 或更高的电压下工作，具有更平坦的放电曲线，截止电压通常在 2.0 V 左右（取决于化学体系）。
这些差异会影响转换器效率、电池数量、电压调节以及电子设备无法再有效使用电池的临界点。
温度和储存行为
锂一次电池通常提供广泛的温度适应能力、低自放电和长保质期。这些特性使其成为必须保持多年待命或在不断变化的环境条件下运行的设备的优选。
锌/空气电池的性能更直接地取决于空气接触和工作环境。因此，其低倍率优势应在产品预期的实际温度、湿度、储存和激活条件下进行确认。
理解权衡
不要仅比较理论能量密度
化学体系的理论或低倍率能量密度并不能决定系统在实际使用中能提供多少能量。内阻、极化、氧气传输、温度、截止电压和脉冲行为都会影响可用容量。
公平的比较应该测量在预期电流曲线下输送的能量，而不是简单地比较每公斤的标称瓦时数。
锌/空气电池可能不适合不可预测的负载
当负载稳定、较低且连续时，锌/空气电池是一个强有力的候选者。当设备有不确定的需求、频繁的高电流脉冲或高连续功率要求时，它的吸引力就会降低。
如果负载在运行过程中可能发生重大变化，锂电池通常提供更多的设计余量。
锂电池涉及不同的系统考量
锂电池提供优异的倍率性能，但化学体系的选择仍然很重要。Li/SO₂、Li/MnO₂ 和其他锂一次电池系统在脉冲能力、温度行为、安全特性或电压曲线方面并不相同。
电池必须作为一个完整的系统进行评估，包括电池结构、保护要求、热行为以及与之连接的电子设备。
一次电池并不自动适用于高耗电应用
锂一次电池比锌/空气电池更适合许多高耗电应用，但它们仍然是一次性电池。如果设备反复在大功率下运行且可以充电，合适的二次电池化学体系可能会提供更好的总成本和可持续性结果。
一次电池与二次电池的选择应包括运行时间、充电可用性、安全性、保质期、尺寸、重量和总运行成本。
如何验证选择
在真实的放电曲线上进行测试
电池研发应测量多个放电率下的电压、容量和输出能量。测试应包括最低连续负载、预期的标称负载、最大连续负载和典型的脉冲序列。
这揭示了比功率曲线，并展示了锌/空气电池在何处开始失去其能量优势。
使用应用层面的截止条件
测试应在产品无法可靠运行时停止，而不仅仅是在电池达到理论电压截止点时停止。如果化学体系的剩余容量低于电子系统的最低输入电压，则可能几乎没有实际益处。
因此，测试应记录中点电压、放电效率、容量保持率以及在实际系统截止条件下的可用能量。
评估环境和储存条件
温度、湿度、储存时间和激活状态会实质性地影响性能，特别是对于依赖空气的系统。当这些条件与预期的产品环境相匹配时，应将其纳入鉴定测试中。
实验室电池制造和测试系统应提供一致的电极处理和可重复的放电测量，以确保化学体系的比较不会因制造差异而失真。
为您的目标做出正确的选择
正确的选择取决于应用是重视最大化的低倍率能量，还是重视在更高功率下可靠的能量输送。
- 如果您的主要目标是在低连续功率下实现最大运行时间： 首先评估锌/空气电池，前提是负载稳定且工作环境支持可靠的空气正极性能。
- 如果您的主要目标是中高连续放电： 优先选择合适的锂一次电池化学体系，因为它保留了更多的可用能量并提供更高的比功率。
- 如果您的主要目标是间歇性脉冲负载： 使用实际的脉冲幅度、持续时间和重复频率来比较锂电池候选者，而不是依赖标称容量。
- 如果您的主要目标是长保质期和广泛的工作条件： 重点考虑锂电池，然后针对特定应用验证其温度、储存和安全性能。
- 如果您的主要目标是可充电产品的最低系统成本： 同时评估二次电池，因为锂一次电池可能解决了功率问题，但没有解决寿命运行成本问题。
请根据电池在实际负载曲线下的测量性能来选择化学体系，而不是根据其最佳情况下的能量密度规格。
总结表：
| 标准 | 锌/空气 | 锂一次电池 |
|---|---|---|
| 比能量 | 低倍率下高 | 高，在较高倍率下更稳定 |
| 比功率 | 低 | 高 |
| 电压 | ~1.5 V | 3.0–3.6 V |
| 放电曲线 | 倾斜 | 平坦 |
| 最适合 | 低、连续负载 | 中高负载、脉冲 |
| 储存寿命 | 受空气接触限制 | 长保质期 |
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