Az akkumulátor a legfontosabb elektronika a hardverében. De hogyan biztosíthatja, hogy a hardverének megfelelő, testreszabott lítium-ion akkumulátort válasszon?
Ez a cikk két részből áll a kérdés bemutatására. Az 1. rész azokat a fontos szempontokat tárgyalja, amelyekkel a fogyasztói alkalmazásokhoz megfelelő akkumulátort választanak ki. Ide tartozik az újratölthetőség, az energiasűrűség, a teljesítménysűrűség, az eltarthatóság, a biztonság, a formai tényező, a költség és a rugalmasság. A 2. rész megvizsgálja, hogy a kémia hogyan befolyásolja az akkumulátor fontos mutatóit, és ezáltal az akkumulátor kiválasztását az alkalmazáshoz. A 3. részben megvizsgáljuk a másodlagos akkumulátorok általános kémiáját.
NÉHÁNY FONTOS SZEMPONT AZ AKKUMULÁTOR KIVÁLASZTÁSÁHOZ:
1. Elsődleges vagy másodlagos – Az egyik első választási lehetőség az akkumulátor kiválasztásánál annak eldöntése, hogy az alkalmazás elsődleges (egyszer használatos) vagy másodlagos (újratölthető) akkumulátorokat igényel. Ez többnyire könnyű döntés a tervező számára. Az alkalmankénti időszakos használatú alkalmazások (például füstjelző, játék vagy zseblámpa), valamint az eldobható alkalmazások, amelyeknél a töltés nem praktikus, elsődleges akkumulátor használatát indokolják. Jó példa erre a hallókészülék, az óra (az okosóra kivétel), az üdvözlőlapok és a pacemakerek. Ha az akkumulátort folyamatosan és hosszú ideig kell használni, például laptopban, mobiltelefonban vagy okosórában, akkor az újratölthető akkumulátor alkalmasabb.
Az elsődleges akkumulátorok önkisülési aránya sokkal alacsonyabb – ez vonzó tulajdonság, ha a töltés nem lehetséges vagy praktikus az első használat előtt. A másodlagos akkumulátorok nagyobb arányban veszítenek energiát. Ez a legtöbb alkalmazásban kevésbé fontos az újratöltési képesség miatt.
2. Energia kontra teljesítmény – Az akkumulátor működési idejét az akkumulátor mAh-ban vagy Ah-ban kifejezett kapacitása határozza meg, és az a kisülési áram, amelyet az akkumulátor az idő múlásával képes biztosítani.
A különböző kémiai összetételű akkumulátorok összehasonlításakor érdemes megnézni az energiatartalmat. Az akkumulátor energiatartalmának meghatározásához szorozza meg az akkumulátor Ah-ban megadott kapacitását a feszültséggel, hogy megkapja az energiát Wh-ban. Például egy 1,2 V-os nikkel-fém-hidrid akkumulátor és egy 3,2 V-os lítium-ion akkumulátor ugyanolyan kapacitású lehet, de a lítium-ion magasabb feszültsége növelné az energiát.
A nyitott áramköri feszültséget általában az energiaszámításoknál használják (azaz akkumulátorfeszültséget, ha nincs terhelésre csatlakoztatva). Azonban mind a kapacitás, mind az energia nagymértékben függ a leeresztési sebességtől. Az elméleti kapacitást csak az aktív elektród anyagok (kémia) és az aktív tömeg szabják meg. A gyakorlati akkumulátorok azonban csak az elméleti számok töredékét érik el az inaktív anyagok jelenléte és a kinetikai korlátok miatt, amelyek megakadályozzák az aktív anyagok teljes felhasználását és a kisülési termékek felhalmozódását az elektródákon.
Az akkumulátorgyártók gyakran adják meg a kapacitást egy adott kisülési sebesség, hőmérséklet és kapcsolási feszültség mellett. A megadott kapacitás mindhárom tényezőtől függ. A gyártói kapacitások összehasonlításakor ügyeljen arra, hogy különösen a leeresztési sebességet vegye figyelembe. A specifikációs lapon nagy kapacitásúnak tűnő akkumulátor valójában rosszul teljesíthet, ha az alkalmazás áramfelvétele magasabb. Például egy 2 Ah névleges teljesítményű akkumulátor 20 órás lemerüléshez nem képes 2 A-t leadni 1 órán keresztül, de a kapacitásnak csak a töredékét biztosítja.
A nagy teljesítményű akkumulátorok gyors lemerülést biztosítanak nagy lemerülési sebesség mellett, például elektromos szerszámokban vagy autóindítóakkumulátorokban. A nagy teljesítményű akkumulátorok általában alacsony energiasűrűséggel rendelkeznek.
Jó analógia a hatalom versus energia között, ha egy kifolyóval ellátott vödörre gondolunk. Egy nagyobb vödör több vizet tud tárolni, és egy nagy energiájú akkumulátorhoz hasonlít. A nyílás vagy a kifolyó mérete, ahonnan a víz elhagyja a vödröt, a teljesítményhez hasonló – minél nagyobb a teljesítmény, annál nagyobb a leeresztési sebesség. Az energia növelése érdekében általában növelni kell az akkumulátor méretét (egy adott kémia esetén), de a teljesítmény növelése érdekében csökkenteni kell a belső ellenállást. A cellaépítés nagy szerepet játszik a nagy teljesítménysűrűségű akkumulátorok beszerzésében.
Összehasonlítani kell a különböző kémiák elméleti és gyakorlati energiasűrűségét az akkumulátorok tankönyveiből. Mivel azonban a teljesítménysűrűség erősen függ az akkumulátor felépítésétől, ritkán találja ezeket az értékeket a listán.
3. Feszültség – Az akkumulátor üzemi feszültsége egy másik fontos szempont, amelyet a felhasznált elektródaanyagok határoznak meg. Az akkumulátorok hasznos osztályozása itt a vizes vagy vízbázisú akkumulátorok összehasonlítása a lítium alapú vegyi anyagokkal. Az ólomsav, a cink-szén és a nikkel-fém-hidrid vízbázisú elektrolitokat használnak, névleges feszültségük 1,2 és 2 V között van. A lítium alapú akkumulátorok viszont szerves elektrolitokat használnak, és a névleges feszültségük 3,2 és 4 V között van másodlagos).
Sok elektronikai alkatrész legalább 3 V feszültséggel működik. A lítiumalapú vegyszerek magasabb üzemi feszültsége lehetővé teszi, hogy egyetlen cellát használjunk, nem pedig két vagy három vizes alapú cellát egymás után, hogy a kívánt feszültséget előállítsák.
Egy másik dolog, amit meg kell jegyezni, hogy egyes akkumulátorok, például a cink-MnO2 lejtős kisülési görbével rendelkeznek, míg mások lapos profillal rendelkeznek. Ez befolyásolja a lekapcsolási feszültséget (3. ábra).
3. ábra: Feszültségábra az akkumulátor kémiája alapján
VTC tápfeszültség diagram akkumulátor a kémiáról
4. Hőmérséklet-tartomány – Az akkumulátor kémiája határozza meg az alkalmazás hőmérsékleti tartományát. Például a vizes elektrolit alapú cink-szén cellák nem használhatók 0 °C alatt. Az alkáli cellák kapacitása is erősen csökken ezeken a hőmérsékleteken, bár kisebb, mint a cink-szén esetében. A szerves elektrolitot tartalmazó lítium primer akkumulátorok -40°C-ig üzemeltethetők, de jelentős teljesítménycsökkenéssel.
Újratölthető alkalmazásokban a lítium-ion akkumulátorok csak egy szűk, körülbelül 20-45 °C-os ablakban tölthetők maximális sebességgel. Ezen a hőmérsékleti tartományon túl alacsonyabb áramot/feszültséget kell használni, ami hosszabb töltési időt eredményez. 5°C vagy 10°C alatti hőmérsékleten csepegtetőtöltésre lehet szükség a rettegett lítium-dendrites bevonatproblémák elkerülése érdekében, ami növeli a hőelvezetés kockázatát (mindannyian hallottunk már a lítium alapú akkumulátorok felrobbanásáról, ami ennek következtében megtörténhet túltöltés, alacsony vagy magas hőmérsékletű töltés, vagy szennyeződések miatti rövidzárlat).
EGYÉB SZEMPONTOK TARTALMAZZA:
5. Eltarthatóság – Ez arra utal, hogy az akkumulátor mennyi ideig marad a raktárban vagy a polcon használat előtt. Az elsődleges akkumulátorok élettartama sokkal hosszabb, mint a másodlagosé. Az eltarthatóság azonban általában fontosabb az elsődleges akkumulátorok esetében, mivel a másodlagos akkumulátorok újratölthetők. Kivételt képez, ha az újratöltés nem praktikus.
6. Kémia – A fent felsorolt tulajdonságok közül sokat a sejtkémia diktál. A blogsorozat következő részében az általánosan elérhető akkumulátor-kémiáról fogunk beszélni.
7. Fizikai méret és forma – Az elemek jellemzően a következő méretformátumokban érhetők el: gomb/érme cellák, hengeres cellák, prizmás cellák és tasakos cellák (legtöbbjük szabványos formátumban).
8. Költség – Előfordulhat, hogy a jobb teljesítményjellemzőkkel rendelkező akkumulátort le kell adnia, mert az alkalmazás nagyon költségérzékeny. Ez különösen igaz a nagy mennyiségű eldobható alkalmazásokra.
9. Szállítási, ártalmatlanítási előírások – A lítium alapú akkumulátorok szállítása szabályozott. Bizonyos akkumulátorkémiai anyagok ártalmatlanítása is szabályozott. Ez megfontolandó lehet nagy volumenű alkalmazásoknál.
10. A gyártó lítium akkumulátorának biztonsága. Egyes gyártók a saját oldalán sem végeztek biztonsági és megbízhatósági vizsgálatot a tömeggyártás előtt. Ez a végső alkalmazás során nagy veszélyt jelent.
Az akkumulátor kiválasztásakor számos szempontot figyelembe kell venni. Ezek közül több a kémiához kapcsolódik, míg mások az akkumulátor tervezéséhez, felépítéséhez és a gyártó képességeihez kapcsolódnak. Válassza ki a legtapasztaltabb lítium-ion akkumulátor gyártót a legfontosabb. A VTC Power Co., Ltd. 20 éve lítium-ion akkumulátorok gyártására szakosodott és adja meg a legjobb ajánlatot!
VTC Power Co., Ltd
Tel: 0086-0755-32937425
Fax: 0086-0755-05267647
Hozzáadás: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kína
E-mail: info@vtcpower.com
Weboldal: http://www.vtcpower.com
kulcsszavak: #testreszabott lítium-ion akkumulátor #elsődleges és másodlagos akkumulátor#lítium-ion akkumulátorcsomag #fizikai méret és forma #lítium-ion akkumulátor gyártás # hengeres cellák# prizmacellák # eltarthatóság # lítium alapú akkumulátorok szállítása # lítium akkumulátor biztonság # VTC Power Co .,Kft
