Batteri är den viktigaste elektroniken i din hårdvara. Men hur säkerställer du att du väljer det anpassade litiumjonbatteriet som passar din hårdvara?
Den här artikeln innehåller två delar för att demonstrera frågan. Del 1 diskuterar de viktiga övervägandena när du väljer rätt batteri för en konsumentapplikation. Dessa inkluderar laddningsbarhet, energitäthet, effekttäthet, hållbarhet, säkerhet, formfaktor, kostnad och flexibilitet. Del 2 kommer att titta på hur kemi påverkar viktiga batterimått, och därför batterival för din applikation. I del 3 kommer vi att titta på vanliga sekundära batterikemi.
NÅGRA VIKTIGA ÖVERVÄGANDEN VID BATTERIVAL ÄR:
1. Primär vs. Sekundär – Ett av de första valen vid batterival är att bestämma om applikationen kräver primära (engångsbruk) eller sekundära (laddningsbara) batterier. För det mesta är detta ett enkelt beslut för designern. Tillämpningar med tillfällig intermittent användning (som en brandvarnare, en leksak eller en ficklampa) och engångsapplikationer där laddning blir opraktisk motiverar användningen av ett primärt batteri. Hörapparater, klockor (smarta klockor är ett undantag), gratulationskort och pacemakers är bra exempel. Om batteriet ska användas kontinuerligt och under långa perioder, som i en bärbar dator, en mobiltelefon eller en smartwatch, är ett uppladdningsbart batteri mer lämpligt.
Primärbatterier har en mycket lägre självurladdning - en attraktiv funktion när laddning inte är möjlig eller praktiskt före första användningen. Sekundära batterier tenderar att förlora energi i högre takt. Detta är mindre viktigt i de flesta applikationer på grund av förmågan att ladda om.
2. Energi vs. effekt - Batteriets drifttid dikteras av batterikapaciteten uttryckt i mAh eller Ah och är den urladdningsström som ett batteri kan ge över tid.
När man jämför batterier med olika kemi är det användbart att titta på energiinnehållet. För att få fram energiinnehållet i ett batteri, multiplicera batterikapaciteten i Ah med spänningen för att få energi i Wh. Till exempel kan ett nickel-metallhydridbatteri med 1,2 V och ett litiumjonbatteri med 3,2 V ha samma kapacitet, men den högre spänningen hos litiumjonen skulle öka energin.
Den öppna kretsspänningen används vanligtvis i energiberäkningar (d.v.s. batterispänning när den inte är ansluten till en last). Både kapaciteten och energin är dock starkt beroende av dräneringshastigheten. Teoretisk kapacitet dikteras endast av aktiva elektrodmaterial (kemi) och aktiv massa. Ändå uppnår praktiska batterier bara en bråkdel av de teoretiska siffrorna på grund av närvaron av inaktiva material och kinetiska begränsningar, vilket förhindrar full användning av aktiva material och uppbyggnad av urladdningsprodukter på elektroderna.
Batteritillverkare anger ofta kapacitet vid en given urladdningshastighet, temperatur och brytspänning. Den specificerade kapaciteten beror på alla tre faktorerna. När du jämför tillverkarens kapacitetsbetyg, se till att du tittar på dräneringshastigheter i synnerhet. Ett batteri som ser ut att ha hög kapacitet på ett specifikationsblad kan faktiskt fungera dåligt om strömförbrukningen för applikationen är högre. Till exempel kan ett batteri som är klassat för 2 Ah för en 20-timmars urladdning inte leverera 2 A under 1 timme, utan ger bara en bråkdel av kapaciteten.
Batterier med hög effekt ger snabb urladdningsförmåga vid höga dräneringshastigheter, såsom i elverktyg eller startbatterier för bilar. Vanligtvis har högeffektsbatterier låg energitäthet.
En bra analogi för kraft kontra energi är att tänka på en hink med pip. En större hink rymmer mer vatten och liknar ett batteri med hög energi. Öppningen eller pipstorleken från vilken vattnet lämnar hinken liknar kraft – ju högre effekt, desto högre dräneringshastighet. För att öka energin skulle du vanligtvis öka batteristorleken (för en given kemi), men för att öka effekten minskar du det interna motståndet. Cellkonstruktion spelar en stor roll för att få batterier med hög effekttäthet.
Du ska kunna jämföra teoretiska och praktiska energitätheter för olika kemier från batteriläroböcker. Men eftersom effekttätheten är så starkt beroende av batterikonstruktionen kommer du sällan att hitta dessa värden listade.
3. Spänning – Batteridriftspänning är en annan viktig faktor och bestäms av elektrodmaterialen som används. En användbar batteriklassificering här är att överväga vattenbaserade eller vattenbaserade batterier kontra litiumbaserad kemi. Blysyra, zinkkol och nickelmetallhydrid använder alla vattenbaserade elektrolyter och har nominella spänningar som sträcker sig från 1,2 till 2 V. Litiumbaserade batterier använder å andra sidan organiska elektrolyter och har nominella spänningar på 3,2 till 4 V (både primär- och sekundär).
Många elektroniska komponenter arbetar med en lägsta spänning på 3 V. Den högre driftspänningen hos litiumbaserade kemiprodukter gör att en enda cell kan användas i stället för två eller tre vattenbaserade celler i serie för att skapa den önskade spänningen.
En annan sak att notera är att vissa batterikemier som Zinc MnO2 har en sluttande urladdningskurva, medan andra har en platt profil. Detta påverkar brytspänningen (fig 3).
Figur 3: Spänningsdiagram baserad på batterikemi
VTC Power spänning plot batteri på kemi
4. Temperaturområde – Batterikemin dikterar applikationens temperaturområde. Till exempel kan vattenbaserade elektrolytbaserade zink-kolceller inte användas under 0°C. Alkaliska celler uppvisar också en kraftig minskning av kapaciteten vid dessa temperaturer, men mindre än zink-kol. Litiumprimärbatterier med en organisk elektrolyt kan drivas upp till -40°C men med en betydande prestandasänkning.
I uppladdningsbara applikationer kan litiumjonbatterier laddas med maximal hastighet endast inom ett smalt fönster på cirka 20° till 45°C. Utöver detta temperaturområde måste lägre strömmar/spänningar användas, vilket resulterar i längre laddningstider. Vid temperaturer under 5° eller 10°C kan en underhållsladdning krävas för att förhindra det fruktade litiumdendritiska pläteringsproblemet, vilket ökar risken för termisk flykt (vi har alla hört talas om exploderande litiumbaserade batterier som kan hända som ett resultat överladdning, låg- eller högtemperaturladdning eller kortslutning från föroreningar).
ANDRA ÖVERVÄGANDEN INKLUSIVE:
5. Hållbarhet – Detta syftar på hur länge ett batteri kommer att sitta i ett förråd eller på en hylla innan det används. Primära batterier har mycket längre hållbarhet än sekundära. Hållbarheten är dock generellt sett viktigare för primärbatterier eftersom sekundära batterier har förmågan att laddas om. Ett undantag är när uppladdning inte är praktiskt.
6. Kemi – Många av egenskaperna som anges ovan dikteras av cellkemi. Vi kommer att diskutera allmänt tillgängliga batterikemi i nästa del av den här bloggserien.
7. Fysisk storlek och form – Batterier är vanligtvis tillgängliga i följande storleksformat: knapp-/myntceller, cylindriska celler, prismatiska celler och påsceller (de flesta av dem i standardiserade format).
8. Kostnad – Det finns tillfällen då du kan behöva missa ett batteri med bättre prestanda eftersom applikationen är mycket kostnadskänslig. Detta gäller särskilt för engångsapplikationer med stora volymer.
9. Transport, kasseringsregler – Transport av litiumbaserade batterier är reglerade. Avfallshantering av vissa batterikemi är också reglerad. Detta kan vara ett övervägande för applikationer med hög volym.
10. Tillverkarens litiumbatterisäkerhet. Vissa tillverkare gjorde inte ens något säkerhets- och tillförlitlighetstest på sin egen sida innan massproduktion. Detta utgör den stora faran i den slutliga applikationen.
Det finns många överväganden när du väljer ett batteri. Flera av dessa är relaterade till kemi, medan andra är relaterade till batteridesign, konstruktion och tillverkarens kapacitet.Välj den mest erfarna litiumjonbatteritillverkaren är den viktigaste.VTC Power Co.,Ltd specialiserat på tillverkning av litiumjonbatterier i 20 år och ge det bästa förslaget för dig!
VTC Power Co., Ltd
Tel: 0086-0755-32937425
Fax: 0086-0755-05267647
Lägg till: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kina
E-post: info@vtcpower.com
webbplats: http://www.vtcpower.com
nyckelord: #anpassat litiumjonbatteri #Primärt kontra sekundärt batteri#Litiumjonbatteripaket #Fysisk storlek och form #tillverkning av litiumjonbatterier # cylindriska celler# prismatiska celler #hållbarhet#Transport av litiumbaserade batterier#litiumbatterisäkerhet#VTC Power Co ., Ltd
