Брзи одговор
Изаберите априлагођено литијум полимерно тестоy када ваш производ захтева одређену величину, облик, дебљину, напон, капацитет, брзину пражњења, конектор или систем заштите који стандардне батерије не могу да обезбеде.
За пројекат ОЕМ/ОДМ батерија, дефинишите следеће захтеве пре него што затражите понуду:
Максималне димензије батерије
Називни напон и циљни капацитет
Континуирана и вршна струја
Неопходно рунтимеа
Радни и температурни опсег пуњења
Захтеви за конекторе и жице
ПЦМ или БМС захтеви
Циљне сертификате
Количина прототипа
Процењени годишњи обим производње
Произвођач батерија тада може да процени одговарајући тип ћелије, фактор форме, систем заштите, структуру паковања и производни процес.
1. Кључне спецификације за прилагођену ЛиПо батерију
Корисна прилагођена РФК батерија захтева много више информација од напона и капацитета.
Две батерије са истим номиналним напоном и капацитетом могу захтевати веома различите:
- Димензије ћелије
- Дизајн електрода
- Могућности пражњења
- Заштитна кола
- Мерила жице
- Конектори
- Машинске конструкције
Температурне карактеристике
Према томе, следеће спецификације треба размотрити заједно.
► 3.1 Димензије батерије
Дефинишите максималан капацитет батерије као:
Дужина × Ширина × Дебљина
Расположиви простор треба да садржи довољно простора за комплетан склоп батерије, укључујући:
- Тело ћелије
- ПЦМ или БМС
- Картице за батерије
- Изолациони материјали
- Оловне жице
- Размак конектора
- Механичко кућиште, ако је потребно
Ћелије врећице могу да се повећају у дебљини током дуготрајног-циклирања као резултат механичких и електрохемијских промена унутар ћелије.
За рану{0}}фазу дизајна кућишта, дозвољено повећање дебљине је приближно8%–12%може се узети у обзир, иако би коначну количину требало потврдити за специфичан дизајн ћелије и примену [1].
► 3.2 Номинални напон
Стандардне литијум{0}}јонске полимерне ћелије у врећици обично користе отприлике:
- Називни напон: 3,7 В
- Напон{0}}пуног пуњења: 4,2 В [2]
ЛиПо ћелије високог{0}}напона могу да користе виша ограничења пуњења као што су:
- 4.35 V
- 4.40 V
Тачан напон пуњења зависи од хемије ћелије и система електролита [3].
За системе који захтевају већи напон, више ћелија се може повезати у серију.
Типични називни напони пакета укључују:
- 1С: приближно 3,7 В
- 2С: приближно 7,4 В
- 3С: приближно 11,1 В
Паралелне конфигурације се могу користити када је потребан већи укупан капацитет.
Конфигурацију батерије треба изабрати заједно са архитектуром напајања уређаја и системом за пуњење.
► 3.3 Капацитет батерије
Капацитет батерије се обично наводи у:
- мАх
- Ах
За дату хемију и конструкцију батерије, расположива запремина ћелије је један од главних фактора који ограничавају капацитет.
Ако су димензије производа веома ограничене, инжењери ће можда морати да избалансирају:
- Циљно време извођења
- Дебљина батерије
- Струја пражњења
- Радни напон
- Потрошња енергије производа
За исте физичке димензије,висока напонЛипоћелије(3,8 / 3,85 В) увек може да обезбеди већи капацитет.
Обезбеђивање очекиваног времена рада и стварног профила оптерећења уређаја је често корисније од самог навођења капацитета.
► 3.4 Континуирана и вршна струја
Тренутна потражња је један од најважнијих фактора у избору ћелија.
РФК треба јасно да дефинише:
- Нормална континуирана струја
- Максимална континуирана струја
- Вршна струја
- Максимално{0}}тренутно трајање
- Максимална{0}}тренутна фреквенција
- Прихватљив пад напона
ИоТ сензор мале{0}}не снаге и дрон могу да користе батерије сличног капацитета, али захтевају веома различите унутрашње дизајне ћелија.
Литијум-јонске батерије-брзине{1}} генерално захтевају мањи унутрашњи отпор и одговарајући дизајн електрода и струјних{2}}колектора. Веће стопе пражњења такође повећавају унутрашњу производњу топлоте, чинећи термичко понашање важним делом дизајна ћелије и пакета [4].
Уобичајене -апликације са великом тренутном снагом укључују:
- Дронови
- Роботика
- Електрични алати
- РЦ опрема
- Преносиви мотори
- Ручни уређаји{0}}високих перформанси
4. Прилагођени облици и фактори облика
Једна од главних предности технологије литијум полимерних врећица је механичка флексибилност.
► 4.1 Ултра-танке ЛиПо батерије
Ултра{0}}батерије се обично сматрају за:
- Паметне картице
- РФИД уређаји
- Медицински фластери
- Носиви сензори
- Танки производи за праћење
- Компактна преносива електроника
Специјализоване литијум-полимер ћелије у врећици могу се производити у опсегу дебљине од приближно0,4–1,5 ммза одређене ултра{0}}танке апликације, у зависности од потребног капацитета и конструкције [5].
► 4.2 Закривљене литијум-полимерске батерије
Закривљене батерије или батерије у облику лука{0}} могу бити погодне за производе као што су:
- Паметни прстенови
- Електроника која се{0}}носи на зглобу
- Паметне кациге
- Носиви медицински уређаји
- Закривљена потрошачка електроника
Тачна геометрија се мора проценити током развоја јер су закривљеност, употребљива површина електроде, капацитет, механички стрес и изводљивост производње међусобно повезани.
► 4.3 Кружне и неправилне батерије
Прилагођене ћелије врећице могу такође бити дизајниране у:
- Кружни облици
- Полу{0}}облици
- Полигонални облици
- Трапезни облици
- Уски правоугаони облици
- Друге геометрије{0}}специфичне за апликацију
Ови дизајни могу бити корисни када би конвенционална правоугаона батерија оставила значајну неискоришћену унутрашњу запремину.
5. ПЦМ, БМС, конектори и интеграција пакета
Литијум полимерна ћелија је само један део комплетног решења за ОЕМ батерије.
У зависности од архитектуре производа, батерија може такође захтевати:
- ПЦМ
- Смарт БМС
- Сензор температуре
- Мерач горива
- Комуникациони интерфејс
- Жичани свежањ
- Цоннецтор
- Механичко кућиште
► 5.1 Основни ПЦМ
Основно заштитно коло обично обезбеђује:
- Заштита од прекомерног пуњења
- Заштита од преко{0}}пражњења
- Заштита од прекомерне струје
- Заштита{0} од кратког споја
Ове заштитне функције су дизајниране да помогну у одржавању пуњивих литијумских ћелија унутар дефинисаних електричних радних граница [6].
За многе једноставне једноћелијске потрошачке уређаје, основни ПЦМ може бити довољан.
► 5.2 Смарт БМС
Напреднија опрема може захтевати паметни БМС који обезбеђује:
- Стање{0}}-надзора напуњености
- Стање{0}}-Праћења здравља
- Праћење температуре
- Балансирање ћелија
- Комуникација са хост системом
- Дијагностика батерије
Типични комуникациони интерфејси могу укључивати:
- I2C
- СМБус
- УАРТ
- ЦАНбус
Одговарајућа БМС архитектура зависи од коначног производа.
Мали потрошачки уређај може захтевати само основну заштиту, док индустријска, медицинска или повезана опрема може захтевати континуирано праћење батерије и комуникацију.
► 5.3 Конектори и проводне жице
За пројекте прототипа и производње, инжењери треба да јасно наведу:
- Произвођач конектора
- Тачан број дела конектора
- Мерач жице
- Дужина жице
- Поларитет
- Смер излаза жице
- Жице{0}}сензора температуре, ако је потребно
Уобичајене породице конектора за батерије укључују:
- ЈСТ
- Молек
- Хиросе
- Други компактни системи -на-жице
Кад год је могуће, наведите тачан број дела конектора, а не само марку конектора.
6. Температура и захтеви животне средине
Захтеве за температуру батерије треба дефинисати рано у ОЕМ пројекту јер апликације на ниским -и високим{1}} температурама могу захтевати различите дизајне ћелија.
РФК треба да наведе:
- Минимална радна температура
- Максимална радна температура
- Минимална температура пуњења
- Максимална температура пуњења
- Распон температуре складиштења
► 6.2 Ниске-Пријаве за ниске температуре
Специјализоване литијум{0}}онске ћелије могу да се конструишу за рад који се приближава приближно-40 степени.
Ниско{0}}електролитни системи се користе за побољшање транспорта јона и смањење губитка перформанси у хладним условима [7].
За пројекте са ниским{0}}температурама, инжењери треба да наведу:
- Минимална радна температура
- Потребно задржавање капацитета на ниској температури
- Да ли је потребно пуњење испод 0 степени
- Очекивани услови хладног{0}}старања
► 6.3 Примене за високе-температуре
Специјализоване литијум{0}}јонске ћелије такође могу да се развију за окружења која се приближно приближавају+80 степен до +85 степенкоришћењем термички стабилнијих система електролита и материјала [8].
Пројекти батерија{0}за високе температуре треба да узму у обзир:
- Максимална температура излагања
- Трајање експозиције
- Услови пуњења
- Потребан животни век циклуса
- Границе заштите
- Расипање топлоте кућишта
8. Сертификати и усклађеност батерија
Потребни сертификати зависе од:
- Конфигурација батерије
- Коначна пријава
- Начин транспорта
- Циљно тржиште
- Специфични захтеви{0} клијената
► 8.1 УН38.3
Литијумске ћелије и батерије које се нуде за транспорт подлежу одељку 38.3 Приручника за тестове и критеријуме Уједињених нација [9].
ОЕМ купци треба да потврде рано да ли коначна конфигурација батерије захтева ново тестирање УН38.3 и која ће документација бити потребна за транспорт.
► 8.2 УЛ 1642
УЛ 1642 се бави безбедносним захтевима на нивоу литијум{1}}ћелија [10].
Да ли је потребан УЛ 1642 зависи од:
- Финални производ
- Захтеви купаца
- Циљно тржиште
- Стратегија сертификације
► 8.3 УЛ 2054
УЛ 2054 се бави безбедносним захтевима за батерије које се користе у домаћинству и комерцијалним апликацијама [11].
Сертификацију на нивоу ћелије -и пакета{1}} не треба третирати као заменљиве захтеве.
► 8.4 ИЕЦ 62133-2
ИЕЦ 62133-2 специфицира безбедносне захтеве и тестове за преносиве затворене секундарне литијумске ћелије и батерије [12].
Обично је релевантан за производе преносивих пуњивих батерија који улазе на међународна тржишта.
► 8.5 РоХС и РЕАЦХ
За производе који улазе на европско тржиште, ограничени захтеви за{0}}супстанце и хемијске{1}}захтеве ће такође морати да се размотре у оквиру:
- РоХС
- РЕАЦХ [13]
9. Контролна листа РФК прилагођених батерија за ОЕМ/ОДМ
Пре него што затражите понуду за прилагођену литијум-полимерску батерију, припремите следеће информације.
► 9.1 Механички захтеви
Обезбедите:
- Максимална дужина батерије
- Максимална ширина батерије
- Максимална дебљина батерије
- Доступан додатак за отицање
- Начин уградње батерије
- Захтеви за кућиште или кућиште
- Захтеви посебног облика или закривљености
► 9.2 Електрични захтеви
Обезбедите:
- Називни напон
- Циљни капацитет
- Непрекидна струја
- Вршна струја
- Максимално{0}}тренутно трајање
- • Циљано време извођења
- Напон пуњења
- Систем{0}}искључује напон
За више{0}}ћелијске системе, такође обезбедите:
- Потребан напон система
- Пожељна серијска/паралелна конфигурација, ако је већ одређена
► 9.3 Захтеви за животну средину
Обезбедите:
- Минимална радна температура
- Максимална радна температура
- Минимална температура пуњења
- Максимална температура пуњења
- Опсег температуре{0}} складишта
- Захтеви за водоотпорност, ако је применљиво
- Захтеви за{0}}заштиту, ако је примењиво
- Захтеви за вибрације или механички{0}}ударци, ако су релевантни
► 9.4 Захтеви за ПЦМ или БМС
Наведите да ли производ захтева:
- Основна ПЦМ заштита
- Смарт БМС
- Мерење горива
- Сензор температуре
- Балансирање ћелија
- И2Ц комуникација
- СМБус комуникација
- УАРТ комуникација
- ЦАНбус комуникација
► 9.5 Захтеви за конекторе и жице
Обезбедите:
- Произвођач конектора
- Тачан број дела конектора
- Мерач жице
- Дужина жице
- Поларитет
- Смер излаза жице
ЦАД цртеж, цртеж ожичења или физички референтни узорак могу значајно смањити грешке у комуникацији.
► 9.6 Захтеви за сертификацију
Идентификујте све потребне стандарде или захтеве тржишта, укључујући:
- УН38.3
- УЛ 1642
- УЛ 2054
- ИЕЦ 62133-2
- ЦЕ
- РоХС
- РЕАЦХ
- Специфични захтеви{0} клијената
► 9.7 Комерцијални захтеви
Обезбедите:
- Количина прототипа
- Пробна{0}}производна количина
- Процењени годишњи обим производње
- Циљни распоред развоја
- Циљани распоред{0}} масовне производње
Што је РФК комплетнији, произвођач брже може да процени изводљивост и препоручи одговарајућу архитектуру батерије.
Често постављана питања
01.Да ли се литијум-полимерске батерије могу направити у прилагођеним величинама?
Да.
Литијум-полимерске кесице батерије могу се развити у широком распону дужина, ширина и дебљина.
Остварљиви капацитет зависи од:
- Доступна запремина батерије
- Дизајн ћелије
- Потребна способност пражњења
- Потребно време извођења
- Механичка ограничења
02. Може ли се ЛиПо батерија направити у прилагођеном облику?
Да.
У зависности од примене, литијум-полимерске батерије се могу развити у:
- Правоугаони облици
- Ултра{0}}танки облици
- Закривљени облици
- Кружни облици
- Уски облици
- Друге прилагођене геометрије
Изводљивост необичних облика треба проценити заједно са:
- Капацитет
- Механичка структура
- Захтеви за алат
- Електричне перформансе
- Изводљивост производње
03. Да ли је прилагођеној ЛиПо батерији потребан БМС?
Системи пуњивих литијумских батерија захтевају одговарајућу заштиту.
Једноставна апликација за једну{0}}ћелију може да користи основни ПЦМ.
Сложенији производи могу захтевати паметни БМС са:
• Праћење батерије
• Мерење горива
• Сензор температуре
• Балансирање ћелије
• Комуникационе функције
Исправна архитектура зависи од конфигурације ћелије и захтева финалног производа.
04. Како да одаберем између стандардне и ЛиПо ћелије са високом{0}}брзином?
Одлука треба да се заснива на стварном електричном оптерећењу, а не само на капацитету.
Стандардне ћелије углавном имају приоритет:
- Густина енергије
- Рунтиме
Ћелије{0}}високе брзине су намењене апликацијама које захтевају:
- Већа континуирана струја
- Виша вршна струја
- Мањи унутрашњи отпор
- Бољи учинак-оптерећења
05. Када треба дефинисати услове за сертификацију?
Референце
[1] Ох, КИ, ет ал. (2014). „Проширење ћелија врећице и анализа механичког напрезања у-дуготрајном циклусу.“Примењена енергија, 136, 1088–1098.
[2] Тарасцон, ЈМ, и Арманд, М. (2001). „Проблеми и изазови са којима се суочавају пуњиве литијумске батерије.“Природа, 414(6861), 359–367.
[3] Дахн, ЈР, ет ал. (2016). „Високонапонски-адитиви електролита и механизми деградације у ћелијама ЛиЦоО2/графитне врећице.“Елецтроцхимица Ацта, 216, 300–310.
[4] Цхен, СЦ, Ван, ЦЦ и Ванг, ИИ (2005). „Термичка анализа литијум-јонских батерија током-пражњења велике брзине.“Јоурнал оф Повер Соурцес, 140(1), 111–124.
[5] Линден, Д., & Редди, ТБ (2010).Линденов приручник за батерије, 4тх ед. МцГрав-Хилл Едуцатион.
[6]Андреа, Д. (2010).Системи за управљање батеријама за велике литијум{0}}јонске батерије. Артех Хоусе.
[7] Зханг, СС, ет ал. (2003). „Перформансе литијум-јонских ћелија и формулација електролита на ниским температурама.“Јоурнал оф Повер Соурцес, 115(1), 137–140.
[8] Амине, К., ет ал. (2005). „Напредни растварачи електролита-за високе температуре за аутомобилске и индустријске литијумске ћелије.“Електрохемијска и чврста{0}}писма, 8(8), A429.
[9] Уједињене нације. (2023).Препоруке УН о транспорту опасних материја: Приручник за испитивања и критеријуме, 8. ревидирано издање, одељак 38.3.
[10] Ундервритерс Лабораториес. (2020).УЛ 1642: Стандард за литијумске батерије.
[11] Ундервритерс Лабораториес. (2021).УЛ 2054: Стандард за кућне и комерцијалне батерије.
[12]Међународна електротехничка комисија. (2017).ИЕЦ 62133-2: Секундарне ћелије и батерије које садрже алкалне или друге не-некиселине електролите – Безбедносни захтеви за преносиве затворене секундарне литијумске ћелије и батерије.
[13]Европска унија. Директива 2011/65/ЕУ (РоХС 2) и Уредба (ЕЦ) бр . 1907/2006 (РЕАЦХ).
