Аккумулятор — это самая важная электроника в вашем оборудовании. Но как убедиться, что вы выбрали именно тот литий-ионный аккумулятор, который подходит для вашего оборудования?
Эта статья состоит из двух частей, демонстрирующих этот вопрос. В части 1 обсуждаются важные соображения при выборе подходящей батареи для потребительского применения. К ним относятся возможность перезарядки, плотность энергии, плотность мощности, срок хранения, безопасность, форм-фактор, стоимость и гибкость. Во второй части будет рассмотрено, как химический состав влияет на важные показатели батареи и, следовательно, на выбор батареи для вашего применения. В третьей части мы рассмотрим химический состав вторичных аккумуляторов.
НЕКОТОРЫЕ ВАЖНЫЕ СООБРАЖЕНИЯ ПРИ ВЫБОРЕ АККУМУЛЯТОРА:
1. Первичные или вторичные. Одним из первых вариантов выбора батареи является решение о том, требуются ли для приложения первичные (одноразовые) или вторичные (перезаряжаемые) батареи. По большей части это простое решение для дизайнера. Приложения с периодическим использованием (например, датчик дыма, игрушка или фонарик), а также одноразовые приложения, в которых зарядка становится нецелесообразной, требуют использования основного аккумулятора. Хорошими примерами являются слуховые аппараты, часы (за исключением умных часов), поздравительные открытки и кардиостимуляторы. Если батарея будет использоваться постоянно и в течение длительного времени, например, в ноутбуке, сотовом телефоне или умных часах, лучше подойдет перезаряжаемая батарея.
Первичные батареи имеют гораздо меньшую скорость саморазряда — привлекательная особенность, когда зарядка перед первым использованием невозможна или нецелесообразна. Вторичные батареи имеют тенденцию терять энергию с большей скоростью. В большинстве случаев это менее важно из-за возможности перезарядки.
2. Энергия и мощность. Время работы аккумулятора определяется емкостью аккумулятора, выраженной в мАч или Ач, и представляет собой ток разряда, который аккумулятор может обеспечить с течением времени.
При сравнении аккумуляторов разного химического состава полезно смотреть на энергоемкость. Чтобы узнать энергосодержание батареи, умножьте емкость батареи в Ач на напряжение, чтобы получить энергию в Втч. Например, никель-металлогидридная батарея напряжением 1,2 В и литий-ионная батарея напряжением 3,2 В могут иметь одинаковую емкость, но более высокое напряжение литий-ионной батареи приведет к увеличению энергии.
Напряжение холостого хода обычно используется в расчетах энергии (т. е. напряжение батареи, когда она не подключена к нагрузке). Однако и емкость, и энергия сильно зависят от скорости стока. Теоретическая емкость определяется только активными материалами электродов (химией) и активной массой. Тем не менее, практические батареи достигают лишь части теоретических показателей из-за присутствия неактивных материалов и кинетических ограничений, которые не позволяют полностью использовать активные материалы и накапливать продукты разряда на электродах.
Производители аккумуляторов часто указывают емкость при заданной скорости разряда, температуре и напряжении отключения. Указанная мощность будет зависеть от всех трех факторов. При сравнении номинальных мощностей производителей обязательно обращайте особое внимание на скорость слива. Аккумулятор, который по техническим характеристикам имеет большую емкость, на самом деле может работать плохо, если потребляемый ток для приложения выше. Например, аккумулятор емкостью 2 Ач при 20-часовом разряде не может выдать ток 2 А в течение 1 часа, а обеспечит лишь часть емкости.
Аккумуляторы высокой мощности обеспечивают возможность быстрого разряда при высоких скоростях разряда, например, в электроинструментах или автомобильных стартерных батареях. Обычно батареи большой мощности имеют низкую плотность энергии.
Хорошая аналогия мощности и энергии — это ведро с носиком. Ведро большего размера может вместить больше воды и похоже на батарею с высокой энергией. Размер отверстия или носика, из которого вода выходит из ведра, аналогичен мощности: чем выше мощность, тем выше скорость слива. Чтобы увеличить энергию, вы обычно увеличиваете размер батареи (для данного химического состава), но для увеличения мощности вы уменьшаете внутреннее сопротивление. Конструкция ячеек играет огромную роль в получении батарей с высокой удельной мощностью.
Вы должны уметь сравнивать теоретическую и практическую плотность энергии для различных химических веществ из учебников по батареям. Однако, поскольку плотность мощности сильно зависит от конструкции батареи, эти значения редко можно встретить в списке.
3. Напряжение. Рабочее напряжение батареи является еще одним важным фактором и определяется используемыми материалами электродов. Полезной классификацией батарей здесь является рассмотрение батарей на водной или водной основе в сравнении с химическими батареями на основе лития. Свинцово-кислотные, цинк-углеродные и никель-металлогидридные используют электролиты на водной основе и имеют номинальное напряжение от 1,2 до 2 В. С другой стороны, в литиевых батареях используются органические электролиты, и их номинальное напряжение составляет от 3,2 до 4 В (как первичные, так и вторичный).
Многие электронные компоненты работают при минимальном напряжении 3 В. Более высокое рабочее напряжение химических элементов на основе лития позволяет использовать один элемент, а не два или три элемента на водной основе последовательно, чтобы создать желаемое напряжение.
Еще следует отметить, что некоторые химические элементы аккумуляторов, такие как цинк-MnO2, имеют наклонную кривую разряда, в то время как другие имеют плоский профиль. Это влияет на напряжение отсечки (рис. 3).
Рисунок 3. График напряжения на основе химического состава батареи
VTC График напряжения питания батареи по химии
4. Температурный диапазон. Химический состав батареи определяет температурный диапазон применения. Например, цинк-углеродные элементы на основе водного электролита нельзя использовать при температуре ниже 0°C. Щелочные элементы также демонстрируют резкое снижение емкости при этих температурах, хотя и меньше, чем углеродно-цинковые. Литиевые первичные батареи с органическим электролитом могут работать до -40°C, но со значительным падением производительности.
В перезаряжаемых устройствах литий-ионные батареи можно заряжать с максимальной скоростью только в узком диапазоне температур от 20° до 45°C. За пределами этого температурного диапазона необходимо использовать более низкие токи/напряжения, что приводит к увеличению времени зарядки. При температуре ниже 5° или 10°C может потребоваться подзарядка, чтобы предотвратить ужасную проблему с литиевым дендритным покрытием, которая увеличивает риск термического выхода из-под контроля (мы все слышали о взрыве литиевых батарей, который может произойти в результате перезаряда, зарядки при низкой или высокой температуре или короткого замыкания из-за загрязнений).
ДРУГИЕ СООБРАЖЕНИЯ:
5. Срок годности. Это означает, как долго аккумулятор будет находиться на складе или на полке, прежде чем он будет использован. Первичные батареи имеют гораздо более длительный срок хранения, чем вторичные. Однако срок хранения, как правило, более важен для первичных батарей, поскольку вторичные батареи имеют возможность перезарядки. Исключение составляют случаи, когда подзарядка нецелесообразна.
6. Химия. Многие из перечисленных выше свойств продиктованы химией клеток. Мы обсудим общедоступные химические составы аккумуляторов в следующей части этой серии блогов.
7. Физический размер и форма. Батарейки обычно доступны в следующих форматах: батарейки-таблетки/монеты, цилиндрические элементы, призматические элементы и элементы мешочка (большинство из них имеют стандартизированные форматы).
8. Стоимость. Бывают случаи, когда вам может потребоваться отказаться от батареи с лучшими эксплуатационными характеристиками, поскольку приложение очень чувствительно к стоимости. Это особенно актуально для одноразовых приложений большого объема.
9. Правила транспортировки и утилизации. Транспортировка литиевых аккумуляторов регулируется. Утилизация определенных химических веществ также регулируется. Это может быть соображением для приложений с большим объемом.
10. Безопасность литиевых батарей производителя. Некоторые производители даже не проводят никаких испытаний на безопасность и надежность перед массовым производством. Это представляет большую опасность при конечном применении.
При выборе аккумулятора существует множество факторов. Некоторые из них связаны с химией, в то время как другие связаны с проектированием, конструкцией и возможностями производителя аккумуляторов. Наиболее важным является выбор самого опытного производителя литий-ионных аккумуляторов. VTC Power Co., Ltd специализируется на производстве литий-ионных аккумуляторов в течение 20 лет и дайте лучшее предложение для вас!
ВТЦ Пауэр Ко., ООО
Тел: 0086-0755-32937425
Факс: 0086-0755-05267647
Добавить: № 10, JinLing Road, промышленный парк Чжункай, город Хуэйчжоу, Китай.
Электронная почта: info@vtcpower.com
веб-сайт: http://www.vtcpower.com
Ключевые слова: #литий-ионная батарея по индивидуальному заказу #Основная и вторичная батарея#Ионно-литиевая батарея #Физический размер и форма #производство литий-ионной батареи # цилиндрические элементы# призматические элементы #срок годности#Транспортировка литиевых батарей#безопасность литиевых батарей#VTC Power Co .,ООО
