Akku on laitteistosi tärkein elektroniikka. Mutta kuinka varmistaa, että valitset laitteistollesi sopivan räätälöidyn litiumioniakun?
Tämä artikkeli sisältää kaksi osaa, jotka osoittavat kysymyksen. Osassa 1 käsitellään tärkeitä näkökohtia valittaessa oikeaa akkua kuluttajasovellukseen. Näitä ovat ladattavuus, energiatiheys, tehotiheys, säilyvyys, turvallisuus, muototekijä, hinta ja joustavuus. Osassa 2 tarkastellaan, kuinka kemia vaikuttaa tärkeisiin akun mittareihin ja siten akun valintaan sovelluksessasi. Osassa 3 tarkastelemme yleisiä toissijaisten akkujen kemiaa.
JOITAKI TÄRKEITÄ HUOMIOITA AKUN VALINTAAN OVAT:
1. Ensisijainen vs. toissijainen – Yksi ensimmäisistä vaihtoehdoista akun valinnassa on päättää, vaatiiko sovellus ensisijaisia (kertakäyttöisiä) vai toissijaisia (ladattavia) akkuja. Suurimmaksi osaksi tämä on suunnittelijalle helppo päätös. Sovellukset, joissa käytetään satunnaista ajoittaista käyttöä (kuten palovaroitin, lelu tai taskulamppu) ja kertakäyttöiset sovellukset, joissa lataaminen tulee epäkäytännölliseksi, oikeuttavat ensisijaisen akun käytön. Kuulolaitteet, kellot (älykellot poikkeus), onnittelukortit ja sydämentahdistimet ovat hyviä esimerkkejä. Jos akkua käytetään jatkuvasti ja pitkiä aikoja, kuten kannettavassa tietokoneessa, matkapuhelimessa tai älykellossa, ladattava akku sopii paremmin.
Ensisijaisilla akuilla on paljon alhaisempi itsepurkautumisaste - houkutteleva ominaisuus, kun lataaminen ei ole mahdollista tai käytännöllistä ennen ensimmäistä käyttöä. Toissijaisilla akuilla on taipumus menettää energiaa nopeammin. Tämä on vähemmän tärkeä useimmissa sovelluksissa latauskyvyn vuoksi.
2. Energia vs. teho – Akun käyttöaika määräytyy akun kapasiteetin mukaan, joka ilmaistaan mAh:na tai Ah:na, ja se on purkausvirta, jonka akku voi tarjota ajan mittaan.
Verrattaessa eri kemiallisia akkuja on hyödyllistä tarkastella energiasisältöä. Saadaksesi akun energiasisällön, kerro akun kapasiteetti Ah:na jännitteellä saadaksesi energiaa Wh. Esimerkiksi 1,2 V:n nikkelimetallihydridiakulla ja 3,2 V:n litiumioniakulla voi olla sama kapasiteetti, mutta litiumionien korkeampi jännite lisäisi energiaa.
Avoimen piirin jännitettä käytetään yleisesti energialaskelmissa (eli akun jännite, kun sitä ei ole kytketty kuormaan). Sekä kapasiteetti että energia ovat kuitenkin vahvasti riippuvaisia tyhjennysnopeudesta. Teoreettisen kapasiteetin määräävät vain aktiiviset elektrodimateriaalit (kemia) ja aktiivinen massa. Käytännön akut saavuttavat kuitenkin vain murto-osan teoreettisista luvuista johtuen inaktiivisten materiaalien läsnäolosta ja kineettisistä rajoituksista, jotka estävät aktiivisten materiaalien täyden käytön ja purkaustuotteiden kertymisen elektrodeille.
Akkujen valmistajat määrittävät usein kapasiteetin tietyllä purkausnopeudella, lämpötilalla ja katkaisujännitteellä. Määritetty kapasiteetti riippuu kaikista kolmesta tekijästä. Kun vertaat valmistajan kapasiteettiluokituksia, varmista, että tarkastelet erityisesti tyhjennysmääriä. Akku, jonka kapasiteetti näyttää teknisissä tiedoissa olevan suuri, voi itse asiassa toimia huonosti, jos sovelluksen virrankulutus on suurempi. Esimerkiksi akku, jonka teho on 2 Ah 20 tunnin purkautumiselle, ei voi tuottaa 2 A:ta 1 tunnin ajan, mutta se antaa vain murto-osan kapasiteetista.
Tehokkaat akut tarjoavat nopean purkautumiskyvyn suurilla tyhjennysnopeuksilla, kuten sähkötyökaluissa tai autojen käynnistysakkusovelluksissa. Tyypillisesti suuritehoisilla akuilla on alhainen energiatiheys.
Hyvä analogia teholle ja energialle on ajatella ämpäriä, jossa on nokka. Suurempaan ämpäriin mahtuu enemmän vettä ja se muistuttaa paljon energiaa käyttävää akkua. Aukon tai nokan koko, josta vesi lähtee ämpäristä, on samanlainen kuin teho – mitä suurempi teho, sitä suurempi tyhjennysnopeus. Energian lisäämiseksi lisäät tyypillisesti akun kokoa (tietylle kemialle), mutta tehon lisäämiseksi pienennät sisäistä vastusta. Kennorakenteella on valtava rooli korkean tehotiheyden omaavien akkujen saamisessa.
Sinun pitäisi pystyä vertailemaan teoreettisia ja käytännöllisiä energiatiheyksiä eri kemikaaleille akkuoppikirjoista. Koska tehotiheys on kuitenkin niin voimakkaasti riippuvainen akun rakenteesta, löydät harvoin näitä arvoja luettelosta.
3. Jännite – Akun käyttöjännite on toinen tärkeä näkökohta, ja sen määräävät käytetyt elektrodimateriaalit. Hyödyllinen paristojen luokittelu tässä on harkita vesi- tai vesipohjaisia akkuja verrattuna litiumpohjaisiin kemikaaleihin. Lyijyhappo, sinkkihiili ja nikkelimetallihydridi käyttävät kaikki vesipohjaisia elektrolyyttejä ja niiden nimellisjännitteet ovat 1,2–2 V. Litiumpohjaiset akut taas käyttävät orgaanisia elektrolyyttejä ja niiden nimellisjännitteet ovat 3,2–4 V (sekä ensiö- että 4 V toissijainen).
Monet elektroniset komponentit toimivat vähintään 3 V:n jännitteellä. Litiumpohjaisten kemikaalien korkeampi käyttöjännite mahdollistaa yhden kennon käytön kahden tai kolmen vesipohjaisen kennon sijaan sarjassa halutun jännitteen muodostamiseksi.
Toinen huomioitava asia on, että joillakin akkukemiöillä, kuten sinkki-MnO2:lla, on kalteva purkauskäyrä, kun taas toisilla on litteä profiili. Tämä vaikuttaa katkaisujännitteeseen (kuva 3).
Kuva 3: Akun kemiaan perustuva jännitekaavio
VTC Power Voltage Plough -akku kemiasta
4. Lämpötila-alue – Akun kemia sanelee sovelluksen lämpötila-alueen. Esimerkiksi vesipohjaisia elektrolyyttipohjaisia sinkki-hiilikennoja ei voida käyttää alle 0 °C:ssa. Alkalikennojen kapasiteetti heikkenee myös jyrkästi näissä lämpötiloissa, vaikkakin vähemmän kuin sinkkihiilen. Orgaanista elektrolyyttiä sisältäviä litiumakkuja voidaan käyttää jopa -40 °C:ssa, mutta suorituskyky heikkenee merkittävästi.
Ladattavissa sovelluksissa litiumioniakkuja voidaan ladata maksiminopeudella vain kapeassa, noin 20–45 °C:n ikkunassa. Tämän lämpötila-alueen ulkopuolella on käytettävä pienempiä virtoja/jännitteitä, mikä johtaa pidempään latausaikaan. Alle 5 °C tai 10 °C lämpötiloissa voi olla tarpeen suorittaa nostovaraus, jotta vältytään pelättävältä litiumdendriittipinnoitusongelmalta, mikä lisää lämmön karkaamisen riskiä (olemme kaikki kuulleet litiumpohjaisten akkujen räjähtämisestä, mikä voi tapahtua seurauksena ylilatauksesta, alhaisen tai korkean lämpötilan latauksesta tai epäpuhtauksien aiheuttamasta oikosulusta).
MUITA HUOMIOITA SISÄLTÄVÄT:
5. Säilyvyys – Tämä tarkoittaa, kuinka kauan akku seisoo varastossa tai hyllyssä ennen käyttöä. Ensisijaisilla akuilla on paljon pidempi käyttöikä kuin toissijaisilla. Kestoikä on kuitenkin yleensä tärkeämpi ensiökakkuille, koska toissijaisia akkuja voidaan ladata uudelleen. Poikkeuksena on tilanne, jossa lataaminen ei ole käytännöllistä.
6. Kemia – Monet yllä luetelluista ominaisuuksista ovat solukemian määräämiä. Keskustelemme yleisesti saatavilla olevista akkukemioista tämän blogisarjan seuraavassa osassa.
7. Fyysinen koko ja muoto – Paristoja on tyypillisesti saatavana seuraavissa kokomuodoissa: nappi-/kolikkokennot, lieriömäiset kennot, prismaattiset kennot ja pussikennot (useimmat standardoiduissa muodoissa).
8. Kustannukset – Joskus saatat joutua luopumaan akusta, jolla on paremmat suorituskykyominaisuudet, koska sovellus on erittäin kustannusherkkä. Tämä koskee erityisesti suuria määriä kertakäyttöisiä sovelluksia.
9. Kuljetus, hävitysmääräykset – Litiumpohjaisten akkujen kuljetusta säännellään. Myös tiettyjen akkukemiallisten aineiden hävittämistä säännellään. Tämä voi olla huomioitava suurien volyymien sovelluksissa.
10. Valmistajan litiumakun turvallisuus. Jotkut valmistajat eivät edes tehneet omalla puolellaan turvallisuus- ja luotettavuustestiä ennen massatuotantoa. Tämä muodostaa suuren vaaran loppusovelluksessa.
Akkua valittaessa on otettava huomioon monia näkökohtia. Monet näistä liittyvät kemiaan, kun taas toiset liittyvät akun suunnitteluun, rakentamiseen ja valmistajan valmiuksiin.Valitse kokenein litiumioniakkujen valmistaja on tärkein.VTC Power Co.,Ltd on erikoistunut litiumioniakkujen valmistukseen 20 vuoden ajan ja anna paras ehdotus sinulle!
VTC Power Co., Ltd
Puh: 0086-0755-32937425
Faksi: 0086-0755-05267647
Lisää: No 10, JinLing Road, Zhongkai Industrial Park, Huizhou City, Kiina
Sähköposti: info@vtcpower.com
Verkkosivusto: http://www.vtcpower.com
avainsanat: #räätälöity litiumioniakku #ensisijainen vs toissijainen akku#litiumioniakkupaketti #fyysinen koko ja muoto #litiumioniakun valmistus # sylinterikennot# prismaattiset kennot #säilyvyys#litiumpohjaisten akkujen kuljetus#litiumpariston turvallisuus#VTC Power Co .,Oy
