Bateria to najważniejsza elektronika w Twoim sprzęcie. Jak jednak mieć pewność, że wybierzesz niestandardową baterię litowo-jonową odpowiednią dla Twojego sprzętu?
Artykuł ten składa się z dwóch części ilustrujących pytanie. Część 1 omawia ważne kwestie związane z wyborem odpowiedniego akumulatora do zastosowania konsumenckiego. Należą do nich możliwość ponownego ładowania, gęstość energii, gęstość mocy, trwałość, bezpieczeństwo, współczynnik kształtu, koszt i elastyczność. W części 2 omówimy, jak skład chemiczny wpływa na ważne parametry baterii, a co za tym idzie, na wybór baterii do Twojego zastosowania. W części 3 przyjrzymy się typowym składom chemicznym akumulatorów wtórnych.
KILKA WAŻNYCH CZYNNIKÓW DOTYCZĄCYCH WYBORU AKUMULATORA TO:
1. Podstawowy a wtórny – Jedną z pierwszych decyzji przy wyborze baterii jest podjęcie decyzji, czy dane zastosowanie wymaga baterii podstawowych (jednorazowego użytku), czy wtórnych (akumulatorów). W większości przypadków jest to łatwa decyzja dla projektanta. Zastosowania, w których używa się sporadycznie, sporadycznie (takie jak czujnik dymu, zabawka lub latarka) oraz zastosowania jednorazowe, w których ładowanie staje się niepraktyczne, wymagają użycia akumulatora podstawowego. Dobrymi przykładami są aparaty słuchowe, zegarki (z wyjątkiem smartwatchy), kartki okolicznościowe i rozruszniki serca. Jeśli bateria ma być używana w sposób ciągły i przez długi czas, np. w laptopie, telefonie komórkowym lub smartwatchu, bardziej odpowiedni będzie akumulator.
Baterie pierwotne charakteryzują się znacznie niższym współczynnikiem samorozładowania – jest to atrakcyjna cecha, gdy ładowanie nie jest możliwe lub praktyczne przed pierwszym użyciem. Baterie wtórne mają tendencję do szybszej utraty energii. W większości zastosowań jest to mniej istotne ze względu na możliwość ponownego ładowania.
2. Energia a moc – Czas pracy baterii jest podyktowany pojemnością baterii wyrażoną w mAh lub Ah i jest to prąd rozładowania, jaki bateria może zapewnić w miarę upływu czasu.
Porównując akumulatory o różnym składzie chemicznym, warto sprawdzić zawartość energii. Aby uzyskać zawartość energii w akumulatorze, należy pomnożyć pojemność akumulatora w Ah przez napięcie, aby otrzymać energię w Wh. Na przykład akumulator niklowo-wodorkowy o napięciu 1,2 V i akumulator litowo-jonowy o napięciu 3,2 V mogą mieć tę samą pojemność, ale wyższe napięcie akumulatora litowo-jonowego zwiększy energię.
Napięcie obwodu otwartego jest powszechnie stosowane w obliczeniach energii (tj. napięcie akumulatora, gdy nie jest on podłączony do obciążenia). Jednak zarówno pojemność, jak i energia są w dużym stopniu zależne od szybkości drenażu. Pojemność teoretyczna jest podyktowana wyłącznie materiałem elektrody aktywnej (chemia) i masą aktywną. Jednak praktyczne akumulatory osiągają jedynie ułamek wartości teoretycznych ze względu na obecność materiałów nieaktywnych i ograniczenia kinetyczne, które uniemożliwiają pełne wykorzystanie materiałów aktywnych i gromadzenie się produktów wyładowań na elektrodach.
Producenci akumulatorów często określają pojemność przy danej szybkości rozładowania, temperaturze i napięciu odcięcia. Określona pojemność będzie zależeć od wszystkich trzech czynników. Porównując wydajność znamionową producenta, należy zwrócić szczególną uwagę na szybkość odprowadzania wody. Bateria, która na karcie specyfikacji wydaje się mieć dużą pojemność, może w rzeczywistości działać słabo, jeśli pobór prądu w danym zastosowaniu jest większy. Na przykład akumulator o pojemności 2 Ah przy 20-godzinnym rozładowaniu nie może dostarczyć 2 A przez 1 godzinę, ale zapewnia jedynie ułamek pojemności.
Akumulatory o dużej mocy zapewniają możliwość szybkiego rozładowania przy dużych prędkościach rozładowywania, np. w elektronarzędziach lub akumulatorach rozruchowych samochodów. Zazwyczaj akumulatory dużej mocy mają niską gęstość energii.
Dobrą analogią mocy do energii jest wyobrażenie sobie wiadra z dziobkiem. Większe wiadro może pomieścić więcej wody i przypomina akumulator o dużej energii. Rozmiar otworu lub wylewki, z której woda opuszcza wiadro, jest porównywalny z mocą – im wyższa moc, tym większa szybkość odpływu. Aby zwiększyć energię, zwykle zwiększa się rozmiar baterii (dla danego składu chemicznego), ale aby zwiększyć moc, należy zmniejszyć opór wewnętrzny. Budowa ogniw odgrywa ogromną rolę w uzyskiwaniu akumulatorów o dużej gęstości mocy.
Powinieneś być w stanie porównać teoretyczne i praktyczne gęstości energii dla różnych substancji chemicznych na podstawie podręczników dotyczących baterii. Jednakże, ponieważ gęstość mocy jest w tak dużym stopniu zależna od konstrukcji akumulatora, rzadko można znaleźć te wartości na liście.
3. Napięcie – kolejnym ważnym czynnikiem jest napięcie robocze akumulatora, które zależy od zastosowanych materiałów elektrody. Przydatną klasyfikacją baterii jest tutaj rozważenie baterii wodnych lub na bazie wody w porównaniu z chemikaliami na bazie litu. Kwas ołowiowy, węgiel cynkowy i wodorek niklu wykorzystują elektrolity na bazie wody i mają napięcia nominalne w zakresie od 1,2 do 2 V. Z drugiej strony akumulatory litowe wykorzystują elektrolity organiczne i mają napięcia nominalne od 3,2 do 4 V (zarówno pierwotne, jak i wtórny).
Wiele komponentów elektronicznych działa przy minimalnym napięciu 3 V. Wyższe napięcie robocze chemikaliów na bazie litu pozwala na użycie pojedynczego ogniwa zamiast dwóch lub trzech ogniw na bazie wody połączonych szeregowo w celu uzyskania pożądanego napięcia.
Kolejną rzeczą wartą odnotowania jest to, że niektóre składy chemiczne akumulatorów, takie jak cynk i MnO2, mają nachyloną krzywą rozładowania, podczas gdy inne mają płaski profil. Ma to wpływ na napięcie odcięcia (rys. 3).
Rysunek 3: Wykres napięcia na podstawie składu chemicznego akumulatora
Wykres napięcia zasilania VTC akumulatora na chemii
4. Zakres temperatur – skład chemiczny baterii określa zakres temperatur zastosowania. Na przykład ogniwa cynkowo-węglowe na bazie wodnego elektrolitu nie mogą być stosowane w temperaturze poniżej 0°C. Ogniwa alkaliczne również wykazują gwałtowny spadek pojemności w tych temperaturach, chociaż mniejszy niż cynkowo-węglowy. Baterie litowe z elektrolitem organicznym mogą pracować w temperaturze do -40°C, ale ze znacznym spadkiem wydajności.
W zastosowaniach wielokrotnego ładowania akumulatory litowo-jonowe można ładować z maksymalną szybkością tylko w wąskim przedziale temperatur od około 20° do 45°C. Poza tym zakresem temperatur należy stosować niższe prądy/napięcia, co skutkuje dłuższym czasem ładowania. W temperaturach poniżej 5° lub 10°C może być konieczne ładowanie podtrzymujące, aby zapobiec budzącemu grozę problemowi z platerowaniem dendrytycznym litu, który zwiększa ryzyko niekontrolowanej zmiany temperatury (wszyscy słyszeliśmy o eksplodujących akumulatorach litowych, do których może dojść w wyniku przeładowania, ładowania w niskiej lub wysokiej temperaturze lub zwarcia spowodowanego zanieczyszczeniami).
INNE UWAGI OBEJMUJĄ:
5. Okres trwałości – odnosi się do tego, jak długo bateria będzie znajdować się w magazynie lub na półce, zanim zostanie użyta. Baterie pierwotne mają znacznie dłuższy okres trwałości niż baterie wtórne. Jednakże okres przydatności do spożycia jest generalnie ważniejszy w przypadku akumulatorów pierwotnych, ponieważ akumulatory wtórne można ponownie naładować. Wyjątkiem jest sytuacja, gdy ładowanie jest niepraktyczne.
6. Chemia – wiele z wymienionych powyżej właściwości jest podyktowanych chemią komórki. Powszechnie dostępne składy chemiczne akumulatorów omówimy w następnej części tej serii blogów.
7. Fizyczny rozmiar i kształt – Baterie są zazwyczaj dostępne w następujących rozmiarach: ogniwa guzikowe/pastylkowe, ogniwa cylindryczne, ogniwa pryzmatyczne i ogniwa woreczkowe (większość z nich w standardowych formatach).
8. Koszt – czasami może zaistnieć potrzeba rezygnacji z baterii o lepszych parametrach użytkowych, ponieważ zastosowanie jest bardzo wrażliwe na koszty. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku zastosowań jednorazowych o dużej objętości.
9. Transport i przepisy dotyczące utylizacji – Transport akumulatorów litowych podlega przepisom. Regulowana jest również utylizacja niektórych chemikaliów akumulatorowych. Może to być brane pod uwagę w przypadku zastosowań o dużej objętości.
10. Bezpieczeństwo baterii litowej producenta. Niektórzy producenci nawet nie przeprowadzili żadnego testu bezpieczeństwa i niezawodności na własnej stronie przed masową produkcją. Stanowi to wielkie zagrożenie w ostatecznym zastosowaniu.
Przy wyborze baterii należy wziąć pod uwagę wiele czynników. Kilka z nich jest związanych z chemią, inne z projektowaniem, konstrukcją i możliwościami producenta akumulatorów. Najważniejszy jest wybór najbardziej doświadczonego producenta akumulatorów litowo-jonowych. VTC Power Co., Ltd. specjalizuje się w produkcji akumulatorów litowo-jonowych od 20 lat i dać najlepszą propozycję dla Ciebie!
VTC Power Co., Ltd
Tel: 0086-0755-32937425
Faks: 0086-0755-05267647
Dodaj: nr 10, JinLing Road, park przemysłowy Zhongkai, miasto Huizhou, Chiny
E-mail: info@vtcpower.com
strona internetowa: http://www.vtcpower.com
słowa kluczowe: #niestandardowa bateria litowo-jonowa #Bateria podstawowa a dodatkowa#Zestaw baterii litowo-jonowych #Fizyczny rozmiar i kształt #produkcja baterii litowo-jonowych # ogniwa cylindryczne# ogniwa pryzmatyczne #okres przydatności do spożycia#Transport baterii litowych#bezpieczeństwo baterii litowych#VTC Power Co .,Sp. z o.o
