Batteri er den vigtigste elektronik i din hardware. Men hvordan sikrer du, at du vælger det tilpassede lithium-ion-batteri, der passer til din hardware?
Denne artikel indeholder to dele for at demonstrere spørgsmålet. Del 1 diskuterer de vigtige overvejelser, når du vælger det rigtige batteri til en forbrugerapplikation. Disse omfatter genopladelighed, energitæthed, effekttæthed, holdbarhed, sikkerhed, formfaktor, omkostninger og fleksibilitet. Del 2 vil se på, hvordan kemi påvirker vigtige batterimålinger, og derfor batterivalg til din applikation. I del 3 vil vi se på almindelige sekundære batterikemier.
NOGLE VIGTIGE OVERVEJELSER VED BATTERIVALG ER:
1. Primær vs. Sekundær – Et af de første valg i batterivalg er at beslutte, om applikationen kræver primære (engangsbrug) eller sekundære (genopladelige) batterier. For det meste er dette en nem beslutning for designeren. Applikationer med lejlighedsvis intermitterende brug (såsom en røgalarm, et legetøj eller en lommelygte) og engangsapplikationer, hvor opladning bliver upraktisk, berettiger brugen af et primært batteri. Høreapparater, ure (smartwatches er en undtagelse), lykønskningskort og pacemakere er gode eksempler. Hvis batteriet skal bruges uafbrudt og i længere tid, såsom i en bærbar computer, en mobiltelefon eller et smartwatch, er et genopladeligt batteri mere velegnet.
Primære batterier har en meget lavere selvafladningshastighed - en attraktiv funktion, når opladning ikke er mulig eller praktisk før første brug. Sekundære batterier har en tendens til at tabe energi med en højere hastighed. Dette er mindre vigtigt i de fleste applikationer på grund af evnen til at genoplade.
2. Energi vs. strøm - Et batteris driftstid er dikteret af batterikapaciteten udtrykt i mAh eller Ah og er den afladningsstrøm, som et batteri kan levere over tid.
Når man sammenligner batterier med forskellig kemi, er det nyttigt at se på energiindholdet. For at få energiindholdet i et batteri ganges batterikapaciteten i Ah med spændingen for at få energi i Wh. For eksempel kan et nikkel-metalhydrid-batteri med 1,2 V og et lithium-ion-batteri med 3,2 V have samme kapacitet, men den højere spænding af lithium-ion ville øge energien.
Den åbne kredsløbsspænding bruges almindeligvis i energiberegninger (dvs. batterispænding, når den ikke er tilsluttet en belastning). Men både kapacitet og energi er begge stærkt afhængige af dræningshastigheden. Teoretisk kapacitet er kun dikteret af aktive elektrodematerialer (kemi) og aktiv masse. Alligevel opnår praktiske batterier kun en brøkdel af de teoretiske tal på grund af tilstedeværelsen af inaktive materialer og kinetiske begrænsninger, som forhindrer fuld brug af aktive materialer og opbygning af udladningsprodukter på elektroderne.
Batteriproducenter angiver ofte kapacitet ved en given afladningshastighed, temperatur og afskæringsspænding. Den specificerede kapacitet vil afhænge af alle tre faktorer. Når du sammenligner producentens kapacitetsvurderinger, skal du sørge for at se på dræningshastighederne i særdeleshed. Et batteri, der ser ud til at have en høj kapacitet på et spec-ark, kan faktisk fungere dårligt, hvis strømforbruget for applikationen er højere. For eksempel kan et batteri vurderet til 2 Ah for en 20-timers afladning ikke levere 2 A i 1 time, men vil kun levere en brøkdel af kapaciteten.
Batterier med høj effekt giver hurtig afladning ved høje dræningshastigheder, f.eks. i elværktøj eller startbatterier til biler. Typisk har højeffektbatterier lav energitæthed.
En god analogi for magt versus energi er at tænke på en spand med en tud. En større spand kan rumme mere vand og er beslægtet med et batteri med høj energi. Åbningen eller tudens størrelse, hvorfra vandet forlader spanden, svarer til strøm - jo højere effekt, jo højere dræningshastighed. For at øge energien vil du typisk øge batteristørrelsen (for en given kemi), men for at øge strømmen mindsker du den indre modstand. Cellekonstruktion spiller en stor rolle i at opnå batterier med høj effekttæthed.
Du skal være i stand til at sammenligne teoretiske og praktiske energitætheder for forskellige kemier fra batterilærebøger. Men fordi strømtætheden er så stærkt afhængig af batterikonstruktionen, vil du sjældent finde disse værdier opført.
3. Spænding – Batteridriftsspænding er en anden vigtig overvejelse og er dikteret af de anvendte elektrodematerialer. En nyttig batteriklassificering her er at overveje vandige eller vandbaserede batterier versus lithiumbaserede kemier. Blysyre, zinkkulstof og nikkelmetalhydrid bruger alle vandbaserede elektrolytter og har nominelle spændinger fra 1,2 til 2 V. Lithiumbaserede batterier bruger på den anden side organiske elektrolytter og har nominelle spændinger på 3,2 til 4 V (både primære og sekundær).
Mange elektroniske komponenter fungerer ved en minimumsspænding på 3 V. Den højere driftsspænding af lithiumbaserede kemier gør det muligt at bruge en enkelt celle i stedet for to eller tre vandbaserede celler i serie for at udgøre den ønskede spænding.
En anden ting at bemærke er, at nogle batterikemier såsom zink MnO2 har en skrånende afladningskurve, mens andre har en flad profil. Dette påvirker afskæringsspændingen (fig. 3).
Figur 3: Spændingsplot baseret på batterikemi
VTC Power spænding plot batteri på kemi
4. Temperaturområde – Batterikemi dikterer applikationens temperaturområde. For eksempel kan vandige elektrolytbaserede zink-carbonceller ikke anvendes under 0°C. Alkaliske celler udviser også et kraftigt fald i kapacitet ved disse temperaturer, dog mindre end zink-carbon. Lithium primære batterier med en organisk elektrolyt kan drives op til -40°C, men med et betydeligt fald i ydeevnen.
I genopladelige applikationer kan lithium-ion-batterier kun oplades med maksimal hastighed inden for et smalt vindue på omkring 20° til 45°C. Ud over dette temperaturområde skal der bruges lavere strømme/spændinger, hvilket resulterer i længere opladningstider. Ved temperaturer under 5° eller 10°C kan en vedligeholdelsesladning være påkrævet for at forhindre det frygtede lithium dendritiske pletteringsproblem, som øger risikoen for termisk løbsk (vi har alle hørt om eksploderende lithiumbaserede batterier, som kunne ske som et resultat overopladning, lav- eller højtemperaturopladning eller kortslutning fra forurenende stoffer).
ANDRE OVERVEJELSER OMFATTER:
5. Holdbarhed – Dette refererer til, hvor længe et batteri vil sidde i et lagerrum eller på en hylde, før det bruges. Primære batterier har meget længere holdbarhed end sekundære. Holdbarheden er dog generelt vigtigere for primære batterier, fordi sekundære batterier har mulighed for at blive genopladet. En undtagelse er, når genopladning ikke er praktisk.
6. Kemi - Mange af egenskaberne nævnt ovenfor er dikteret af cellekemi. Vi vil diskutere almindeligt tilgængelige batterikemi i den næste del af denne blogserie.
7. Fysisk størrelse og form – Batterier er typisk tilgængelige i følgende størrelsesformater: knap-/møntceller, cylindriske celler, prismatiske celler og poseceller (de fleste af dem i standardiserede formater).
8. Omkostninger – Der er tidspunkter, hvor du måske skal slippe et batteri med bedre ydeevneegenskaber, fordi applikationen er meget omkostningsfølsom. Dette gælder især for store engangsapplikationer.
9. Transport, bortskaffelsesregler – Transport af lithiumbaserede batterier er reguleret. Bortskaffelse af visse batterikemier er også reguleret. Dette kan være en overvejelse for højvolumen applikationer.
10. Producentens lithium-batterisikkerhed. Nogle producenter lavede endda ikke nogen sikkerheds- og pålidelighedstest på deres egen side før masseproduktion. Dette udgør den store fare i den endelige anvendelse.
Der er mange overvejelser, når du skal vælge et batteri. Flere af disse er relateret til kemi, mens andre er relateret til batteridesign, konstruktion og producentens kapacitet.Vælg den mest erfarne producent af lithium-ion-batterier er den vigtigste. VTC Power Co., Ltd har specialiseret sig i fremstilling af lithium-ion-batterier i 20 år og giv det bedste forslag til dig!
VTC Power Co.,Ltd
Tlf.: 0086-0755-32937425
Fax: 0086-0755-05267647
Tilføj: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kina
E-mail: info@vtcpower.com
websted: http://www.vtcpower.com
søgeord: #tilpasset lithium-ion-batteri #Primært vs Sekundært batteri#Lithium-ion-batteripakke #Fysisk størrelse og form #lithium-ion-batterifremstilling # cylindriske celler# prismatiske celler #holdbarhed#Transport af lithiumbaserede batterier#lithiumbatterisikkerhed#VTC Power Co ., Ltd
