Baterie je nejdůležitější elektronikou ve vašem hardwaru. Jak ale zajistit, že si vyberete přizpůsobenou lithium-iontovou baterii vhodnou pro váš hardware?
Tento článek obsahuje dvě části demonstrující otázku. Část 1 pojednává o důležitých faktorech při výběru správné baterie pro spotřebitelskou aplikaci. Patří mezi ně dobíjecí kapacita, hustota energie, hustota výkonu, životnost, bezpečnost, tvarový faktor, náklady a flexibilita. Část 2 se bude zabývat tím, jak chemie ovlivňuje důležité metriky baterií, a tedy výběr baterií pro vaši aplikaci. V části 3 se podíváme na běžné chemické složení sekundárních baterií.
NĚKTERÁ DŮLEŽITÁ ÚVAHY PŘI VÝBĚRU BATERIE JSOU:
1. Primární vs. sekundární – Jednou z prvních možností při výběru baterie je rozhodnout, zda aplikace vyžaduje primární (na jedno použití) nebo sekundární (dobíjecí) baterie. Pro projektanta je to většinou snadné rozhodnutí. Aplikace s občasným přerušovaným používáním (jako je hlásič kouře, hračka nebo svítilna) a aplikace na jedno použití, ve kterých se nabíjení stává nepraktickým, vyžadují použití primární baterie. Dobrými příklady jsou naslouchátka, hodinky (chytré hodinky jsou výjimkou), blahopřání a kardiostimulátory. Pokud má být baterie používána nepřetržitě a po dlouhou dobu, jako například v notebooku, mobilním telefonu nebo chytrých hodinkách, je vhodnější dobíjecí baterie.
Primární baterie mají mnohem nižší míru samovybíjení – atraktivní funkce, když nabíjení není možné nebo praktické před prvním použitím. Sekundární baterie mají tendenci ztrácet energii vyšší rychlostí. To je ve většině aplikací méně důležité kvůli schopnosti dobíjet.
2. Energie vs. výkon – Doba chodu baterie je dána kapacitou baterie vyjádřenou v mAh nebo Ah a je to vybíjecí proud, který může baterie poskytnout v průběhu času.
Při porovnávání baterií různého chemického složení je užitečné podívat se na energetický obsah. Chcete-li získat energetický obsah baterie, vynásobte kapacitu baterie v Ah napětím, abyste získali energii ve Wh. Například nikl-metal hydridová baterie s 1,2 V a lithium-iontová baterie s 3,2 V mohou mít stejnou kapacitu, ale vyšší napětí lithium-iontové baterie by zvýšilo energii.
Napětí naprázdno se běžně používá ve výpočtech energie (tj. napětí baterie, když není připojena k zátěži). Kapacita i energie jsou však silně závislé na rychlosti odčerpávání. Teoretická kapacita je dána pouze aktivními elektrodovými materiály (chemie) a aktivní hmotou. Praktické baterie však dosahují pouze zlomku teoretických čísel kvůli přítomnosti neaktivních materiálů a kinetickým omezením, která brání plnému využití aktivních materiálů a hromadění produktů výboje na elektrodách.
Výrobci baterií často specifikují kapacitu při dané rychlosti vybíjení, teplotě a vypínacím napětí. Uvedená kapacita bude záviset na všech třech faktorech. Při porovnávání jmenovitých kapacit výrobce se ujistěte, že se díváte zejména na rychlost odběru. Baterie, která se na technickém listu jeví jako vysoká kapacita, může ve skutečnosti fungovat špatně, pokud je odběr proudu pro aplikaci vyšší. Například baterie s kapacitou 2 Ah při 20hodinovém vybíjení nemůže dodávat 2 A po dobu 1 hodiny, ale poskytne pouze zlomek kapacity.
Baterie s vysokým výkonem poskytují schopnost rychlého vybíjení při vysokých rychlostech vybíjení, jako jsou elektrické nářadí nebo aplikace startovacích baterií automobilů. Baterie s vysokým výkonem mají obvykle nízkou hustotu energie.
Dobrou analogií pro výkon versus energie je představit si vědro s výlevkou. Větší vědro pojme více vody a je podobné baterii s vysokou energií. Velikost otvoru nebo výtoku, kterým voda opouští kbelík, je podobná síle – čím vyšší výkon, tím vyšší rychlost odtoku. Chcete-li zvýšit energii, obvykle byste zvětšili velikost baterie (pro danou chemii), ale pro zvýšení energie snížíte vnitřní odpor. Konstrukce článků hraje obrovskou roli při získávání baterií s vysokou hustotou výkonu.
Měli byste být schopni porovnat teoretické a praktické hustoty energie pro různé chemie z učebnic baterií. Nicméně, protože hustota výkonu je tak silně závislá na konstrukci baterie, zřídka najdete tyto hodnoty v seznamu.
3. Napětí – Provozní napětí baterie je dalším důležitým faktorem a je dáno použitými materiály elektrod. Užitečnou klasifikací baterií je zde zvážit vodné baterie nebo baterie na bázi vody oproti chemikáliím na bázi lithia. Kyselina olovnatá, zinek-uhlík a nikl-metal hydrid všechny používají elektrolyty na vodní bázi a mají jmenovité napětí v rozmezí od 1,2 do 2 V. Lithiové baterie naproti tomu používají organické elektrolyty a mají jmenovité napětí 3,2 až 4 V (primární i sekundární).
Mnoho elektronických součástek pracuje při minimálním napětí 3 V. Vyšší provozní napětí chemických látek na bázi lithia umožňuje použití jediného článku namísto dvou nebo tří článků na vodné bázi v sérii k vytvoření požadovaného napětí.
Další věc, kterou je třeba poznamenat, je, že některé chemické složení baterií, jako je Zinc MnO2, mají šikmou křivku vybíjení, zatímco jiné mají plochý profil. To ovlivňuje vypínací napětí (obr. 3).
Obrázek 3: Graf napětí založený na chemii baterie
VTC Napájecí napětí vykreslit baterii na chemii
4. Teplotní rozsah – Chemické složení baterie určuje teplotní rozsah aplikace. Například zinko-uhlíkové články na bázi vodného elektrolytu nelze použít pod 0 °C. Alkalické články také vykazují prudký pokles kapacity při těchto teplotách, i když menší než zinek-uhlík. Lithiové primární baterie s organickým elektrolytem lze provozovat až do -40 °C, ale s výrazným poklesem výkonu.
V dobíjecích aplikacích lze lithium-iontové baterie nabíjet maximální rychlostí pouze v úzkém okně asi 20° až 45°C. Mimo tento teplotní rozsah je třeba používat nižší proudy/napětí, což má za následek delší dobu nabíjení. Při teplotách nižších než 5 °C nebo 10 °C může být vyžadováno udržovací nabíjení, aby se předešlo obávanému problému lithiového dendritického pokovování, což zvyšuje riziko tepelného úniku (všichni jsme slyšeli o explodujících lithiových bateriích, k čemuž může dojít. přebíjení, nabíjení při nízké nebo vysoké teplotě nebo zkrat od nečistot).
DALŠÍ ÚVAHY PATŘÍ:
5. Skladovatelnost – udává, jak dlouho bude baterie stát ve skladu nebo na polici, než ji použijete. Primární baterie mají mnohem delší životnost než sekundární. U primárních baterií je však obecně důležitější životnost, protože sekundární baterie mají schopnost dobíjet. Výjimkou je situace, kdy dobíjení není praktické.
6. Chemie – Mnoho z výše uvedených vlastností je dáno buněčnou chemií. O běžně dostupných chemii baterií pojednáme v další části této blogové série.
7. Fyzická velikost a tvar – Baterie jsou obvykle dostupné v následujících velikostních formátech: knoflíkové/mincové články, válcové články, prizmatické články a pouzdrové články (většina z nich ve standardizovaných formátech).
8. Cena – Jsou chvíle, kdy možná budete muset vynechat baterii s lepšími výkonnostními charakteristikami, protože aplikace je velmi citlivá na náklady. To platí zejména pro velkoobjemové jednorázové aplikace.
9. Přeprava, předpisy o likvidaci – Přeprava lithiových baterií je regulována. Likvidace určitých chemických látek v bateriích je rovněž regulována. To může být uvažováno u velkoobjemových aplikací.
10.Bezpečnost lithiových baterií výrobce.Někteří výrobci dokonce neprováděli žádné testy bezpečnosti a spolehlivosti na vlastní straně před hromadnou výrobou.To představuje velké nebezpečí v konečné aplikaci.
Při výběru baterie je třeba zvážit mnoho. Několik z nich souvisí s chemií, zatímco jiné souvisejí s konstrukcí baterií, konstrukcí a schopnostmi výrobce. Nejdůležitější je vybrat si nejzkušenějšího výrobce lithium-iontových baterií. Společnost VTC Power Co., Ltd se specializuje na výrobu lithium-iontových baterií již 20 let a dát nejlepší návrh pro vás!
Společnost VTC Power Co., Ltd
Tel: 0086-0755-32937425
Fax: 0086-0755-05267647
Přidat: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Čína
E-mail: info@vtcpower.com
webové stránky: http://www.vtcpower.com
klíčová slova: #přizpůsobená lithium-iontová baterie #Primární vs sekundární baterie#Lithium-iontová baterie #Fyzická velikost a tvar #výroba lithium-iontových baterií # válcové články# prizmatické články #životnost #Doprava lithiových baterií#bezpečnost lithiových baterií#VTC Power Co ., Ltd
