Η μπαταρία είναι τα πιο σημαντικά ηλεκτρονικά στοιχεία στο υλικό σας. Αλλά πώς να διασφαλίσετε ότι επιλέγετε την προσαρμοσμένη μπαταρία ιόντων λιθίου κατάλληλη για το υλικό σας;
Αυτό το άρθρο περιλαμβάνει δύο μέρη για την επίδειξη της ερώτησης. Το Μέρος 1 εξετάζει τα σημαντικά ζητήματα κατά την επιλογή της σωστής μπαταρίας για μια εφαρμογή καταναλωτή. Αυτά περιλαμβάνουν επαναφορτισιμότητα, ενεργειακή πυκνότητα, πυκνότητα ισχύος, διάρκεια ζωής, ασφάλεια, συντελεστή μορφής, κόστος και ευελιξία. Το Μέρος 2 θα εξετάσει τον τρόπο με τον οποίο η χημεία επηρεάζει τις σημαντικές μετρήσεις της μπαταρίας και επομένως την επιλογή της μπαταρίας για την εφαρμογή σας. Στο μέρος 3 θα εξετάσουμε τις κοινές δευτερεύουσες χημικές μπαταρίες.
ΜΕΡΙΚΑ ΣΗΜΑΝΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ ΣΤΗΝ ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΠΑΤΑΡΙΩΝ ΕΙΝΑΙ:
1. Πρωτεύουσα έναντι δευτερεύουσας – Μία από τις πρώτες επιλογές στην επιλογή μπαταρίας είναι να αποφασίσετε εάν η εφαρμογή απαιτεί κύριες (μιας χρήσης) ή δευτερεύουσες (επαναφορτιζόμενες) μπαταρίες. Ως επί το πλείστον, αυτή είναι μια εύκολη απόφαση για τον σχεδιαστή. Εφαρμογές με περιστασιακή διακοπτόμενη χρήση (όπως ένας συναγερμός καπνού, ένα παιχνίδι ή ένας φακός) και εφαρμογές μιας χρήσης στις οποίες η φόρτιση καθίσταται μη πρακτική, δικαιολογούν τη χρήση μιας κύριας μπαταρίας. Τα βοηθήματα ακοής, τα ρολόγια (εξαίρεση αποτελούν τα έξυπνα ρολόγια), οι ευχετήριες κάρτες και οι βηματοδότες είναι καλά παραδείγματα. Εάν η μπαταρία πρόκειται να χρησιμοποιηθεί συνεχώς και για μεγάλα χρονικά διαστήματα, όπως σε φορητό υπολογιστή, κινητό τηλέφωνο ή smartwatch, μια επαναφορτιζόμενη μπαταρία είναι πιο κατάλληλη.
Οι κύριες μπαταρίες έχουν πολύ χαμηλότερο ρυθμό αυτοεκφόρτισης - ένα ελκυστικό χαρακτηριστικό όταν η φόρτιση δεν είναι δυνατή ή πρακτική πριν από την πρώτη χρήση. Οι δευτερεύουσες μπαταρίες τείνουν να χάνουν ενέργεια με υψηλότερο ρυθμό. Αυτό είναι λιγότερο σημαντικό στις περισσότερες εφαρμογές λόγω της δυνατότητας επαναφόρτισης.
2. Ενέργεια έναντι ισχύος - Ο χρόνος λειτουργίας μιας μπαταρίας υπαγορεύεται από τη χωρητικότητα της μπαταρίας εκφρασμένη σε mAh ή Ah και είναι το ρεύμα εκφόρτισης που μπορεί να παρέχει μια μπαταρία με την πάροδο του χρόνου.
Όταν συγκρίνετε μπαταρίες διαφορετικής χημείας, είναι χρήσιμο να εξετάσετε το ενεργειακό περιεχόμενο. Για να λάβετε το ενεργειακό περιεχόμενο μιας μπαταρίας, πολλαπλασιάστε τη χωρητικότητα της μπαταρίας σε Ah με την τάση για να λάβετε ενέργεια σε Wh. Για παράδειγμα, μια μπαταρία νικελίου-υδριδίου μετάλλου με 1,2 V και μια μπαταρία ιόντων λιθίου με 3,2 V μπορεί να έχουν την ίδια χωρητικότητα, αλλά η υψηλότερη τάση του ιόντος λιθίου θα αύξανε την ενέργεια.
Η τάση ανοιχτού κυκλώματος χρησιμοποιείται συνήθως σε υπολογισμούς ενέργειας (δηλαδή τάση μπαταρίας όταν δεν είναι συνδεδεμένη σε φορτίο). Ωστόσο, τόσο η χωρητικότητα όσο και η ενέργεια εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τον ρυθμό αποστράγγισης. Η θεωρητική χωρητικότητα υπαγορεύεται μόνο από ενεργά υλικά ηλεκτροδίων (χημεία) και ενεργή μάζα. Ωστόσο, οι πρακτικές μπαταρίες επιτυγχάνουν μόνο ένα κλάσμα των θεωρητικών αριθμών λόγω της παρουσίας ανενεργών υλικών και κινητικών περιορισμών, που εμποδίζουν την πλήρη χρήση ενεργών υλικών και τη συσσώρευση προϊόντων εκφόρτισης στα ηλεκτρόδια.
Οι κατασκευαστές μπαταριών συχνά καθορίζουν χωρητικότητα σε δεδομένο ρυθμό εκφόρτισης, θερμοκρασία και τάση διακοπής. Η καθορισμένη χωρητικότητα θα εξαρτηθεί και από τους τρεις παράγοντες. Όταν συγκρίνετε τις αξιολογήσεις χωρητικότητας του κατασκευαστή, βεβαιωθείτε ότι εξετάζετε ιδιαίτερα τους ρυθμούς αποστράγγισης. Μια μπαταρία που φαίνεται να έχει υψηλή χωρητικότητα σε ένα φύλλο προδιαγραφών μπορεί στην πραγματικότητα να έχει κακή απόδοση εάν η τρέχουσα αποστράγγιση για την εφαρμογή είναι μεγαλύτερη. Για παράδειγμα, μια μπαταρία ονομαστικής ισχύος 2 Ah για εκφόρτιση 20 ωρών δεν μπορεί να δώσει 2 A για 1 ώρα, αλλά θα παρέχει μόνο ένα κλάσμα της χωρητικότητας.
Οι μπαταρίες με υψηλή ισχύ παρέχουν δυνατότητα ταχείας εκφόρτισης με υψηλούς ρυθμούς αποστράγγισης, όπως σε ηλεκτρικά εργαλεία ή σε εφαρμογές μπαταριών εκκίνησης αυτοκινήτου. Συνήθως, οι μπαταρίες υψηλής ισχύος έχουν χαμηλή ενεργειακή πυκνότητα.
Μια καλή αναλογία για την ισχύ έναντι της ενέργειας είναι να σκεφτούμε έναν κουβά με στόμιο. Ένας μεγαλύτερος κάδος μπορεί να χωρέσει περισσότερο νερό και μοιάζει με μπαταρία υψηλής ενέργειας. Το μέγεθος ανοίγματος ή στομίου από το οποίο φεύγει το νερό από τον κάδο είναι παρόμοιο με την ισχύ - όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς, τόσο υψηλότερος είναι ο ρυθμός αποστράγγισης. Για να αυξήσετε την ενέργεια, συνήθως αυξάνετε το μέγεθος της μπαταρίας (για μια δεδομένη χημεία), αλλά για να αυξήσετε την ισχύ μειώνετε την εσωτερική αντίσταση. Η κατασκευή κυψελών παίζει τεράστιο ρόλο στην απόκτηση μπαταριών με υψηλή πυκνότητα ισχύος.
Θα πρέπει να είστε σε θέση να συγκρίνετε θεωρητικές και πρακτικές ενεργειακές πυκνότητες για διαφορετικές χημείες από σχολικά βιβλία μπαταρίας. Ωστόσο, επειδή η πυκνότητα ισχύος εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την κατασκευή της μπαταρίας, σπάνια θα βρείτε αυτές τις τιμές στη λίστα.
3. Τάση – Η τάση λειτουργίας της μπαταρίας είναι μια άλλη σημαντική παράμετρος και υπαγορεύεται από τα υλικά των ηλεκτροδίων που χρησιμοποιούνται. Μια χρήσιμη ταξινόμηση των μπαταριών εδώ είναι να ληφθούν υπόψη οι μπαταρίες υδατικής ή υδατικής βάσης έναντι χημικών ουσιών με βάση το λίθιο. Οξύ μολύβδου, ψευδάργυρος και υδρίδιο μετάλλου νικελίου χρησιμοποιούν ηλεκτρολύτες με βάση το νερό και έχουν ονομαστικές τάσεις που κυμαίνονται από 1,2 έως 2 V. Οι μπαταρίες με βάση το λίθιο, από την άλλη πλευρά, χρησιμοποιούν οργανικούς ηλεκτρολύτες και έχουν ονομαστικές τάσεις 3,2 έως 4 V (τόσο πρωτεύουσες όσο και δευτερεύων).
Πολλά ηλεκτρονικά εξαρτήματα λειτουργούν με ελάχιστη τάση 3 V. Η υψηλότερη τάση λειτουργίας των χημικών ουσιών με βάση το λίθιο επιτρέπει τη χρήση ενός μόνο στοιχείου αντί δύο ή τριών κυψελών υδατικής βάσης σε σειρά για να σχηματιστεί η επιθυμητή τάση.
Ένα άλλο πράγμα που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι ορισμένες χημικές μπαταρίες όπως ο ψευδάργυρος MnO2 έχουν κεκλιμένη καμπύλη εκφόρτισης, ενώ άλλες έχουν επίπεδο προφίλ. Αυτό επηρεάζει την τάση αποκοπής (Εικ. 3).
Σχήμα 3: Διάγραμμα τάσης με βάση τη χημεία της μπαταρίας
VTC Τάση ισχύος γραφική μπαταρία για τη χημεία
4. Εύρος θερμοκρασίας – Η χημεία της μπαταρίας υπαγορεύει το εύρος θερμοκρασίας της εφαρμογής. Για παράδειγμα, οι κυψέλες ψευδαργύρου με βάση τον ηλεκτρολύτη δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν κάτω από 0°C. Τα αλκαλικά κύτταρα παρουσιάζουν επίσης απότομη μείωση της χωρητικότητας σε αυτές τις θερμοκρασίες, αν και μικρότερη από τον ψευδάργυρο-άνθρακα. Οι κύριες μπαταρίες λιθίου με οργανικό ηλεκτρολύτη μπορούν να λειτουργήσουν έως και -40°C αλλά με σημαντική πτώση στην απόδοση.
Σε επαναφορτιζόμενες εφαρμογές, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου μπορούν να φορτιστούν με τη μέγιστη ταχύτητα μόνο μέσα σε ένα στενό παράθυρο περίπου 20° έως 45°C. Πέρα από αυτό το εύρος θερμοκρασίας, πρέπει να χρησιμοποιούνται χαμηλότερα ρεύματα/τάσεις, με αποτέλεσμα μεγαλύτερους χρόνους φόρτισης. Σε θερμοκρασίες κάτω από 5° ή 10°C, μπορεί να απαιτείται στάγδην φόρτιση προκειμένου να αποφευχθεί το επίφοβο πρόβλημα της δενδριτικής επιμετάλλωσης λιθίου, το οποίο αυξάνει τον κίνδυνο θερμικής διαφυγής (όλοι έχουμε ακούσει για έκρηξη μπαταριών λιθίου που θα μπορούσε να συμβεί ως αποτέλεσμα υπερφόρτισης, φόρτισης χαμηλής ή υψηλής θερμοκρασίας ή βραχυκυκλώματος από ρύπους).
ΑΛΛΑ ΘΕΜΑΤΑ ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΥΝ:
5. Διάρκεια ζωής - Αυτό αναφέρεται στο πόσο καιρό μια μπαταρία θα παραμείνει σε μια αποθήκη ή σε ένα ράφι πριν χρησιμοποιηθεί. Οι πρωτεύουσες μπαταρίες έχουν πολύ μεγαλύτερη διάρκεια ζωής από τις δευτερεύουσες. Ωστόσο, η διάρκεια ζωής είναι γενικά πιο σημαντική για τις πρωτεύουσες μπαταρίες, επειδή οι δευτερεύουσες μπαταρίες έχουν τη δυνατότητα να επαναφορτίζονται. Μια εξαίρεση είναι όταν η επαναφόρτιση δεν είναι πρακτική.
6. Χημεία – Πολλές από τις ιδιότητες που αναφέρονται παραπάνω υπαγορεύονται από τη χημεία των κυττάρων. Θα συζητήσουμε τις κοινώς διαθέσιμες χημικές ουσίες μπαταριών στο επόμενο μέρος αυτής της σειράς ιστολογίου.
7. Φυσικό μέγεθος και σχήμα – Οι μπαταρίες είναι συνήθως διαθέσιμες στις ακόλουθες μορφές μεγέθους: κουμπιά/στοιχεία νομίσματος, κυλινδρικά κελιά, πρισματικά κελιά και κελιά θήκης (τα περισσότερα από αυτά σε τυποποιημένες μορφές).
8. Κόστος – Υπάρχουν φορές που μπορεί να χρειαστεί να παρατήσετε μια μπαταρία με καλύτερα χαρακτηριστικά απόδοσης, επειδή η εφαρμογή είναι πολύ ευαίσθητη στο κόστος. Αυτό ισχύει ιδιαίτερα για εφαρμογές μιας χρήσης μεγάλου όγκου.
9. Κανονισμοί μεταφοράς, απόρριψης – Ρυθμίζεται η μεταφορά μπαταριών με βάση το λίθιο. Ρυθμίζεται επίσης η απόρριψη ορισμένων χημικών συσσωρευτών. Αυτό μπορεί να λαμβάνεται υπόψη για εφαρμογές μεγάλου όγκου.
10. Ασφάλεια μπαταρίας λιθίου του κατασκευαστή. Κάποιοι κατασκευαστές δεν έκαναν καν έλεγχο ασφάλειας και αξιοπιστίας από την πλευρά τους πριν από τη μαζική παραγωγή. Αυτό αποτελεί μεγάλο κίνδυνο στην τελική εφαρμογή.
Υπάρχουν πολλές σκέψεις κατά την επιλογή μιας μπαταρίας. Αρκετά από αυτά σχετίζονται με τη χημεία, ενώ άλλα σχετίζονται με το σχεδιασμό, την κατασκευή και την ικανότητα του κατασκευαστή μπαταρίας. Επιλέξτε τον πιο έμπειρο κατασκευαστή μπαταριών ιόντων λιθίου είναι ο πιο σημαντικός. Η VTC Power Co., Ltd ειδικεύεται στην κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου για 20 χρόνια και δώσε την καλύτερη πρόταση για σένα!
VTC Power Co., Ltd
Τηλ: 0086-0755-32937425
Φαξ: 0086-0755-05267647
Προσθήκη: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Κίνα
E-mail: info@vtcpower.com
ιστοσελίδα: http://www.vtcpower.com
λέξεις κλειδιά: #προσαρμοσμένη μπαταρία ιόντων λιθίου #Κύρια έναντι δευτερεύουσα μπαταρία#Συσκευασία μπαταριών ιόντων λιθίου #Φυσικό μέγεθος και σχήμα #κατασκευή μπαταριών ιόντων λιθίου # κυλινδρικά κύτταρα# πρισματικά κύτταρα #διάρκεια ζωής#Μεταφορά μπαταριών με βάση το λίθιο#ασφάλεια μπαταριών λιθίου#VTC Power Co ., Ε.Π.Ε
