物聯(lián)網(wǎng)（IoT）依賴于使用自主的，無線連接的傳感器來傳遞有關(guān)不斷變化的環(huán)境條件的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)通常位于偏遠(yuǎn)，難以到達(dá)的位置。因此，物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點需要能夠在多年內(nèi)提供自己的功率。

盡管物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點可能利用能量收集來提供電力，但可用的能量很小且通常不可靠。傳感器節(jié)點通常需要一些臨時存儲能量的方式，以便在必須進(jìn)行讀取或無線發(fā)送消息時準(zhǔn)備就緒。一種選擇是提供小型可充電電池或存儲電容器。然而，這些存儲機構(gòu)具有其自身的缺點，這些缺點會限制它們的有用性：可充電電池在幾百次充電 - 放電循環(huán)后磨損并且需要更換，并且超級電容器不僅會隨著時間改變它們的特性而且會快速自放電。自放電每天可高達(dá)20％，導(dǎo)致大部分轉(zhuǎn)換后的能量被浪費。為了確保在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的整個使用壽命期間可以提供電力，可能需要使用原電池。可以通過能量收集和存儲子系統(tǒng)的組合來補充。通過使用收獲，可以在其主電池耗盡并且需要更換或節(jié)點本身被丟棄之前延長傳感器節(jié)點的可用壽命。

傳感器節(jié)點的功耗曲線趨于遵循一種模型，通過該模型，節(jié)點的活動主要局限于短脈沖，通常采用傳感器讀數(shù)，如果讀數(shù)超出預(yù)期范圍，則通過無線鏈路發(fā)送警報。在所有其他時間，大多數(shù)電子設(shè)備將處于低功耗睡眠模式。因此，功耗將表現(xiàn)為一系列脈沖，可能具有不同的高度和持續(xù)時間，具體取決于任何時候有多少電路處于活動狀態(tài)。

電池化學(xué)是主要電源的關(guān)鍵考慮因素基于物聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)，因為它將與使用模式和整體電路設(shè)計強烈相互作用。一些化學(xué)品提供長期儲能，但受到需求大峰的不利影響，盡管可以通過使用超級電容器在主電池和電路需求之間提供緩沖來解決這個問題。其他化學(xué)物質(zhì)可以提供突然的能量脈沖，以幫助驅(qū)動更長距離的RF傳輸?shù)遣惶峁┤绱碎L的存儲壽命，因此限制了傳感器節(jié)點的使用壽命。放電電壓也是一個重要的考慮因素 - 它將降至低于標(biāo)稱電壓，這必須由電路設(shè)計處理。例如，電池可能會出現(xiàn)1.5 V的標(biāo)稱輸出并且低于標(biāo)稱電壓幾乎完全放電時為0.9 V.如果電路不能在1 V以下工作，那么電池將無法提供其最大額定能量，因為最終的儲液器不能使用。對于大多數(shù)化學(xué)品而言，衰減通常在放電曲線末端更快，因此可以有效地提取90％的能量。然而，重要的是要檢查放電曲線，因為鋰電池通常隨時間保持比堿性更高的電壓。使用電壓在其壽命結(jié)束時具有更高電壓或假設(shè)可能浪費10％到20％的電池可能會對使用升壓轉(zhuǎn)換器的效率損失進(jìn)行合理的權(quán)衡，從而可以提取幾乎所有可用的電容原電池化學(xué)成分分為兩大類，即基于鋰的類和基于鋅的類，盡管其中的亞類可具有完全不同的性質(zhì)。目前生產(chǎn)中有三種主要的鋅基化學(xué)品。盡管鋅空氣電池具有高的自放電率，但它們的能量密度幾乎達(dá)到1.7 MJ/kg，因此通常會被排除在外。通常，細(xì)胞僅在幾個月內(nèi)有效。因此，基于二氧化錳和鋅粉組合的堿性電池提供了更具吸引力的選擇。堿性電池技術(shù)已廣泛應(yīng)用于具有與煙霧探測器等物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點類似特性的低占空比應(yīng)用中。單個電池的標(biāo)稱電壓為1.5 V，接近完全放電時降至0.9 V以下。各種形狀因數(shù)的Akaline電池由Energizer和Panasonic制造。

圖1：恒定負(fù)載條件下Energizer EN91堿性電池的放電特性。

堿性的替代品是較舊的鋅碳技術(shù)。然而，這提供了較低的性能，并且通常僅在成本是主要挑戰(zhàn)時考慮因為能量密度是堿性的三分之一。與堿性化學(xué)物質(zhì)一樣，鋅 - 碳往往具有較低的自放電率，允許在長達(dá)十年的時間內(nèi)使用。

另一種變體，盡管由于其使用的貴金屬而在較大尺寸下可能成本較高是氧化銀，它是基于在陰極中使用氧化銀的堿性化學(xué)物質(zhì)。自放電率為每年5％，提供相當(dāng)長的存儲壽命。該化學(xué)物質(zhì)的一個優(yōu)點是其非常平坦的放電曲線及其提供高峰值功率水平的能力，而不會對有效容量產(chǎn)生不利影響。能量密度通常比堿性電池高約15％。 Energizer提供各種按鈕形式的氧化銀電池。

鋰電池具有多種外形，但最常見的是按鈕或紐扣電池格式，用于物聯(lián)網(wǎng)類應(yīng)用。 BR形電池通常由碳單氟化物凝膠和鋰合金制成。它們提供非常低的自放電特性，因此用于需要非常長的維修間隔和相對低功率要求的應(yīng)用，例如計量系統(tǒng)。當(dāng)幾乎完全放電時，這種電池的標(biāo)稱電壓為3.0 V，低于2.2 V. Panasonic提供的鋰電池容量從低于50 mAh到500 mAh或更高。

CR型鋰電池用二氧化錳材料代替BR的陰極。該材料具有降低電池內(nèi)部阻抗的優(yōu)點。這導(dǎo)致CR單元提供比其BR對應(yīng)物更高的脈沖電流，其代價是略高的自放電率和高溫下的低性能。鋰CR電池采用硬幣和其他形狀因子制造，最初設(shè)計用于供應(yīng)商如Energizer，F(xiàn)DK和Panasonic等便攜式相機。鋰電池的另一個變體是鋰亞硫酰氯化學(xué)。這些電池最近比其他鋰化學(xué)品引入，并提供極低的自放電率，使電池壽命達(dá)到20年或更長。制造商Tadiran聲稱在某些情況下高耐久性產(chǎn)品的使用壽命長達(dá)40年。采用該化學(xué)物質(zhì)的電池隨著時間的推移受益于非常平坦的放電曲線，使得端子電壓在其整個使用壽命期間保持相對恒定。這種電池的標(biāo)稱電壓為3.6 V，完全放電電壓為2.2 V，盡管只在電池使用壽命結(jié)束時才會遇到。電池有硬幣/晶圓或圓柱形式，后者通常提供更高的能量密度。

圖2：Tadiran TL-5186（一種使用鋰電池）的放電特性亞硫酰氯組成。

物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點開發(fā)人員可以選擇多種原電池，可以將化學(xué)成分調(diào)整到所需的壽命，突發(fā)電流能力和成本特性。隨著研究對鋅和鋰基化學(xué)品的進(jìn)一步改進(jìn)，可以預(yù)期進(jìn)一步改進(jìn)，特別是在壽命和自放電性能方面。