Rask svar
Velg entilpasset litium polymer rørey når produktet ditt krever en bestemt størrelse, form, tykkelse, spenning, kapasitet, utladningshastighet, kobling eller beskyttelsessystem som standardbatterier ikke kan gi.
For et OEM/ODM batteriprosjekt, definer følgende krav før du ber om et tilbud:
Maksimal batteridimensjon
Nominell spenning og målkapasitet
Kontinuerlig og toppstrøm
Nødvendig runtimea
Drifts- og ladetemperaturområde
Krav til kontakt og ledning
PCM eller BMS krav
Mål sertifiseringer
Prototype mengde
Estimert årlig produksjonsvolum
Batteriprodusenten kan deretter evaluere passende celletype, formfaktor, beskyttelsessystem, pakningsstruktur og produksjonsprosess.
1. Nøkkelspesifikasjoner for et tilpasset LiPo-batteri
En nyttig tilpasset batteriforespørsel krever mye mer informasjon enn spenning og kapasitet.
To batterier med samme nominelle spenning og kapasitet kan kreve svært forskjellig:
- Celledimensjoner
- Elektrodedesign
- Utladningsevner
- Beskyttelseskretser
- Trådmålere
- Koblinger
- Mekaniske strukturer
Temperaturegenskaper
Følgende spesifikasjoner bør derfor vurderes samlet.
► 3.1 Batteridimensjoner
Definer maksimalt tilgjengelig batterikonvolutt som:
Lengde × Bredde × Tykkelse
Den tilgjengelige plassen bør inkludere tilstrekkelig klaring for hele batterienheten, inkludert:
- Cellekropp
- PCM eller BMS
- Batterifaner
- Isolasjonsmaterialer
- Bly ledninger
- Koblingsklaring
- Mekanisk kapsling, om nødvendig
Poseceller kan øke i tykkelse under lang-sykling som følge av mekaniske og elektrokjemiske endringer inne i cellen.
For tidlig-skapsdesign, en tykkelsesutvidelse på ca8%–12%kan vurderes, selv om den endelige godtgjørelsen bør bekreftes for den spesifikke celledesignen og applikasjonen [1].
► 3.2 Nominell spenning
Standard litium-ion-polymerposeceller bruker vanligvis omtrent:
- Nominell spenning: 3,7 V
- Full-ladespenning: 4,2 V [2]
Høyspente LiPo-celler kan bruke høyere ladegrenser som:
- 4.35 V
- 4.40 V
Den nøyaktige ladespenningen avhenger av cellekjemien og elektrolyttsystemet [3].
For systemer som krever høyere spenning, kan flere celler kobles i serie.
Typiske nominelle pakkespenninger inkluderer:
- 1S: omtrent 3,7 V
- 2S: omtrent 7,4 V
- 3S: omtrent 11,1 V
Parallelle konfigurasjoner kan brukes når det kreves større totalkapasitet.
Batterikonfigurasjonen bør velges sammen med enhetens strømarkitektur og ladesystem.
► 3.3 Batterikapasitet
Batterikapasitet er normalt spesifisert i:
- mAh
- Ah
For en gitt batterikjemi og konstruksjon er tilgjengelig cellevolum en av hovedfaktorene som begrenser kapasiteten.
Hvis produktdimensjonene er svært begrensede, kan det hende ingeniører må balansere:
- Mål kjøretid
- Batteritykkelse
- Utladningsstrøm
- Driftsspenning
- Produktets strømforbruk
For de samme fysiske dimensjonene,høy spenningLipoceller(3,8 / 3,85 V) kan alltid levere høyere kapasitet.
Å oppgi forventet kjøretid og faktisk enhetsbelastningsprofil er ofte mer nyttig enn å spesifisere kapasitet alene.
► 3.4 Kontinuerlig og toppstrøm
Nåværende etterspørsel er en av de viktigste faktorene i cellevalg.
Anbudsforespørselen bør klart definere:
- Normal kontinuerlig strøm
- Maksimal kontinuerlig strøm
- Toppstrøm
- Topp-gjeldende varighet
- Topp-gjeldende frekvens
- Akseptabelt spenningsfall
En lav-IoT-sensor og en drone kan bruke batterier med lignende kapasitet, men krever svært forskjellige interne celledesign.
Litium-ionbatterier med høy-hastighet krever generelt lavere intern motstand og passende elektrode- og strømsamlerdesign. Høyere utladningshastigheter øker også intern varmegenerering, noe som gjør termisk oppførsel til en viktig del av celle- og pakkedesign [4].
Typiske høye-aktuelle applikasjoner inkluderer:
- Droner
- Robotikk
- Elektroverktøy
- RC utstyr
- Bærbare motorer
- Håndholdte enheter med høy-ytelse
4. Egendefinerte former og formfaktorer
En av hovedfordelene med litiumpolymerposeteknologi er mekanisk fleksibilitet.
► 4.1 Ultra-Tynne LiPo-batterier
Ultra-tynne batterier anses vanligvis for:
- Smartkort
- RFID-enheter
- Medisinske plaster
- Bærbare sensorer
- Slanke sporingsprodukter
- Kompakt bærbar elektronikk
Spesialiserte litiumpolymerposeceller kan produseres i tykkelsesområder på ca0,4–1,5 mmfor visse ultra-tynne applikasjoner, avhengig av nødvendig kapasitet og konstruksjon [5].
► 4.2 Buede litiumpolymerbatterier
Buede eller bueformede-batterier kan være egnet for produkter som:
- Smarte ringer
- Håndleddsslitt-elektronikk
- Smarte hjelmer
- Bærbart medisinsk utstyr
- Buet forbrukerelektronikk
Den nøyaktige geometrien må evalueres under utviklingen fordi krumning, brukbart elektrodeareal, kapasitet, mekanisk stress og produksjonsmulighet henger sammen.
► 4.3 Sirkulære og uregelmessige batterier
Tilpassede poseceller kan også utformes i:
- Sirkulære former
- Halv-sirkulære former
- Polygonale former
- Trapesformede former
- Smale rektangulære former
- Andre applikasjonsspesifikke-geometrier
Disse designene kan være nyttige når et konvensjonelt rektangulært batteri vil etterlate betydelig ubrukt internt volum.
5. PCM, BMS, koblinger og pakkeintegrasjon
Litiumpolymercellen er bare en del av en komplett OEM batteriløsning.
Avhengig av produktarkitekturen kan batteriet også kreve:
- PCM
- Smart BMS
- Temperatursensor
- Drivstoffmåler
- Kommunikasjonsgrensesnitt
- Ledningsnett
- Kobling
- Mekanisk kapsling
► 5.1 Grunnleggende PCM
En grunnleggende beskyttelseskrets gir vanligvis:
- Overladingsbeskyttelse
- Over{0}}utladningsbeskyttelse
- Overstrømsbeskyttelse
- Kortslutningsbeskyttelse.-
Disse beskyttelsesfunksjonene er designet for å holde oppladbare litiumceller innenfor definerte elektriske driftsgrenser [6].
For mange enkle-encellede forbrukerenheter kan en grunnleggende PCM være tilstrekkelig.
► 5.2 Smart BMS
Mer avansert utstyr kan kreve en smart BMS som gir:
- Status-av-ladningsovervåking
- Status-av-helseovervåking
- Temperaturovervåking
- Cellebalansering
- Kommunikasjon med vertssystemet
- Batteridiagnostikk
Typiske kommunikasjonsgrensesnitt kan omfatte:
- I2C
- SMBus
- UART
- CANbus
Den riktige BMS-arkitekturen avhenger av sluttproduktet.
En liten forbrukerenhet krever kanskje bare grunnleggende beskyttelse, mens industrielt, medisinsk eller tilkoblet utstyr kan kreve kontinuerlig batteriovervåking og kommunikasjon.
► 5.3 Koblinger og ledningsledninger
For prototype- og produksjonsprosjekter bør ingeniører tydelig spesifisere:
- Koblingsprodusent
- Nøyaktig koblingsdelenummer
- Trådmåler
- Ledningslengde
- Polaritet
- Ledningsutgangsretning
- Temperatur-sensorledninger, om nødvendig
Vanlige batterikontaktfamilier inkluderer:
- JST
- Molex
- Hirose
- Andre kompakte kort-til-ledningssystemer
Når det er mulig, spesifiser det eksakte koblingsdelenummeret i stedet for bare koblingsmerket.
6. Temperatur- og miljøkrav
Krav til batteritemperatur bør defineres tidlig i et OEM-prosjekt fordi applikasjoner med lav-temperatur og høy-temperatur kan kreve forskjellige celledesign.
Anbudsforespørselen bør spesifisere:
- Minimum driftstemperatur
- Maksimal driftstemperatur
- Minimum ladetemperatur
- Maksimal ladetemperatur
- Oppbevaringstemperaturområde
► 6.2 Programmer med lav-temperatur
Spesialiserte litium-ionceller kan konstrueres for drift som nærmer seg omtrent-40 grader.
Elektrolyttsystemer med lav-temperatur brukes til å forbedre ionetransport og redusere ytelsestap under kalde forhold [7].
For prosjekter med lav-temperatur bør ingeniører spesifisere:
- Minimum driftstemperatur
- Nødvendig kapasitetsbevaring ved lav temperatur
- Om lading er nødvendig under 0 grader
- Forventede kald-startforhold
► 6.3 Høy-temperaturapplikasjoner
Spesialiserte litium-ionceller kan også utvikles for miljøer som nærmer seg ca+80 grad til +85 gradved bruk av mer termisk stabile elektrolytt- og materialsystemer [8].
Batteriprosjekter med høy-temperatur bør vurdere:
- Maksimal eksponeringstemperatur
- Eksponeringsvarighet
- Ladeforhold
- Nødvendig sykluslevetid
- Beskyttelsesgrenser
- Kabinettets varmeavledning
8. Batterisertifiseringer og samsvar
De nødvendige sertifiseringene avhenger av:
- Batterikonfigurasjon
- Endelig søknad
- Transportmetode
- Målmarked
- Kundespesifikke-krav
► 8.1 UN38.3
Litiumceller og batterier som tilbys for transport er underlagt seksjon 38.3 i FNs test- og kriteriehåndbok [9].
OEM-kjøpere bør bekrefte tidlig om den endelige batterikonfigurasjonen krever ny UN38.3-testing og hvilken dokumentasjon som kreves for transport.
► 8.2 UL 1642
UL 1642 tar for seg sikkerhetskrav på litium-cellenivå [10].
Hvorvidt UL 1642 er nødvendig avhenger av:
- Sluttprodukt
- Kundens krav
- Målmarked
- Sertifiseringsstrategi
► 8.3 UL 2054
UL 2054 tar for seg sikkerhetskrav for batteripakker som brukes i husholdnings- og kommersielle applikasjoner [11].
Celle-nivå og pakke-sertifisering bør ikke behandles som utskiftbare krav.
► 8.4 IEC 62133-2
IEC 62133-2 spesifiserer sikkerhetskrav og tester for bærbare forseglede sekundære litiumceller og batterier [12].
Det er vanligvis relevant for bærbare oppladbare batteriprodukter som kommer inn på internasjonale markeder.
► 8.5 RoHS og REACH
For produkter som kommer inn på det europeiske markedet, kan det også være nødvendig å vurdere begrensede-stoff- og kjemiske-overholdelseskrav under:
- RoHS
- REACH [13]
9. OEM/ODM sjekkliste for forespørsel om tilpasset batteri
Før du ber om et tilbud på et tilpasset litiumpolymerbatteri, må du forberede følgende informasjon.
► 9.1 Mekaniske krav
Oppgi:
- Maksimal batterilengde
- Maksimal batteribredde
- Maksimal batteritykkelse
- Tilgjengelig hevelse
- Installasjonsmetode for batteri
- Krav til innkapsling eller bolig
- Spesielle krav til form eller krumning
► 9.2 Elektriske krav
Oppgi:
- Nominell spenning
- Målkapasitet
- Kontinuerlig strøm
- Toppstrøm
- Topp-gjeldende varighet
- •Mål kjøretid
- Ladespenning
- System kuttet-spenningen
For fler-cellesystemer, gi også:
- Nødvendig systemspenning
- Foretrukket serie/parallell konfigurasjon, hvis allerede bestemt
► 9.3 Miljøkrav
Oppgi:
- Minimum driftstemperatur
- Maksimal driftstemperatur
- Minimum ladetemperatur
- Maksimal ladetemperatur
- Lagringstemperatur-
- Vanntetthetskrav, hvis aktuelt
- Ingress-beskyttelseskrav, hvis aktuelt
- Krav til vibrasjon eller mekanisk-påvirkning, hvis det er relevant
► 9.4 PCM- eller BMS-krav
Spesifiser om produktet krever:
- Grunnleggende PCM-beskyttelse
- Smart BMS
- Drivstoffmåling
- Temperaturføling
- Cellebalansering
- I2C kommunikasjon
- SMBus kommunikasjon
- UART kommunikasjon
- CANbus kommunikasjon
► 9.5 Krav til kobling og ledning
Oppgi:
- Koblingsprodusent
- Nøyaktig koblingsdelenummer
- Trådmåler
- Ledningslengde
- Polaritet
- Ledningsutgangsretning
En CAD-tegning, ledningstegning eller fysisk referanseprøve kan redusere kommunikasjonsfeil betraktelig.
► 9.6 Sertifiseringskrav
Identifiser eventuelle nødvendige standarder eller markedskrav, inkludert:
- UN38.3
- UL 1642
- UL 2054
- IEC 62133-2
- CE
- RoHS
- NÅ
- Kundespesifikke-krav
► 9.7 Kommersielle krav
Oppgi:
- Prototype mengde
- Pilot-produksjonsmengde
- Estimert årlig produksjonsvolum
- Mål utviklingsplan
- Mål masseproduksjon-
Jo mer fullstendig tilbudsforespørselen er, desto raskere kan produsenten evaluere gjennomførbarheten og anbefale en passende batteriarkitektur.
Ofte stilte spørsmål
01.Kan litiumpolymerbatterier lages i tilpassede størrelser?
Ja.
Lithium polymer posebatterier kan utvikles i et bredt spekter av lengder, bredder og tykkelser.
Den oppnåelige kapasiteten avhenger av:
- Tilgjengelig batterivolum
- Celledesign
- Nødvendig utladningsevne
- Nødvendig kjøretid
- Mekaniske restriksjoner
02. Kan et LiPo-batteri lages i en tilpasset form?
Ja.
Avhengig av applikasjonen kan litiumpolymerbatterier utvikles i:
- Rektangulære former
- Ultra-tynne former
- Buede former
- Sirkulære former
- Smale former
- Andre tilpassede geometrier
Gjennomførbarheten av uvanlige former bør evalueres sammen med:
- Kapasitet
- Mekanisk struktur
- Verktøykrav
- Elektrisk ytelse
- Mulighet for produksjon
03. Trenger et tilpasset LiPo-batteri en BMS?
Oppladbare litiumbatterisystemer krever passende beskyttelse.
Et enkelt enkelt-celleprogram kan bruke en grunnleggende PCM.
Mer komplekse produkter kan kreve en smart BMS med:
• Batteriovervåking
• Drivstoffmåling
• Temperaturføling
• Cellebalansering
• Kommunikasjonsfunksjoner
Riktig arkitektur avhenger av cellekonfigurasjonen og krav til sluttproduktet.
04. Hvordan velger jeg mellom en standard og høy-LiPo-celle?
Beslutningen bør baseres på den reelle elektriske belastningen i stedet for kapasiteten alene.
Standardceller prioriterer generelt:
- Energitetthet
- Kjøretid
Celler med høy-hastighet er beregnet for programmer som krever:
- Høyere kontinuerlig strøm
- Høyere toppstrøm
- Lavere indre motstand
- Bedre ytelse med høy-belastning
05. Når bør sertifiseringskrav defineres?
Referanser
[1] Å, KY, et al. (2014). "Pukcelleutvidelse og mekanisk stressanalyse under lang-sykling."Anvendt energi, 136, 1088–1098.
[2] Tarascon, JM, & Armand, M. (2001). "Problemer og utfordringer som oppladbare litiumbatterier står overfor."Natur, 414(6861), 359–367.
[3] Dahn, JR, et al. (2016). "Høyspenningselektrolytttilsetningsstoffer og nedbrytningsmekanismer i LiCoO2/grafittposeceller."Electrochemica Acta, 216, 300–310.
[4] Chen, SC, Wan, CC og Wang, YY (2005). "Termisk analyse av litium-ionbatterier under høy-utladning."Journal of Power Sources, 140(1), 111–124.
[5] Linden, D., & Reddy, TB (2010).Lindens håndbok om batterier, 4. utg. McGraw-Hill Education.
[6]Andrea, D. (2010).Batteristyringssystemer for store litium-ion-batteripakker. Artech House.
[7] Zhang, SS, et al. (2003). "Lavtemperaturytelse for Li-ionceller og elektrolyttformuleringer."Journal of Power Sources, 115(1), 137–140.
[8] Amine, K., et al. (2005). "Avanserte elektrolyttløsningsmidler med høy-temperatur for bil- og industrielle litiumceller."Elektrokjemiske og faste-bokstaver, 8(8), A429.
[9] FN. (2023).FNs anbefalinger om transport av farlig gods: Manual of Tests and Criteria, 8. reviderte utgave, seksjon 38.3.
[10] Underwriters Laboratories. (2020).UL 1642: Standard for litiumbatterier.
[11] Underwriters Laboratories. (2021).UL 2054: Standard for husholdnings- og kommersielle batterier.
[12]Den internasjonale elektrotekniske kommisjonen. (2017).IEC 62133-2: Sekundære celler og batterier som inneholder alkaliske eller andre ikke-syreelektrolytter - Sikkerhetskrav for bærbare forseglede sekundære litiumceller og batterier.
[13]Den europeiske union. Direktiv 2011/65/EU (RoHS 2) og forordning (EC) nr.. 1907/2006 (REACH).
