Hiter odgovor
Izberite aprilagojena litijeva polimerna masay ko vaš izdelek zahteva določeno velikost, obliko, debelino, napetost, kapaciteto, stopnjo praznjenja, priključek ali zaščitni sistem, ki ga standardne baterije ne morejo zagotoviti.
Za projekt baterije OEM/ODM določite naslednje zahteve, preden zahtevate ponudbo:
Največje dimenzije baterije
Nazivna napetost in ciljna zmogljivost
Trajni in vršni tok
Potreben čas izvajanjaa
Temperaturno območje delovanja in polnjenja
Zahteve za priključke in žice
Zahteve PCM ali BMS
Ciljni certifikati
Količina prototipa
Ocenjeni letni obseg proizvodnje
Proizvajalec baterije lahko nato oceni ustrezen tip celice, faktor oblike, zaščitni sistem, strukturo paketa in proizvodni proces.
1. Ključne specifikacije za LiPo baterijo po meri
Uporaben RFQ za baterijo po meri zahteva veliko več informacij kot napetost in zmogljivost.
Dve bateriji z enako nazivno napetostjo in kapaciteto lahko zahtevata zelo različne:
- Dimenzije celice
- Oblikovanje elektrod
- Zmogljivosti praznjenja
- Zaščitna vezja
- Merilniki žice
- Konektorji
- Mehanske strukture
Temperaturne značilnosti
Naslednje specifikacije je zato treba obravnavati skupaj.
► 3.1 Mere baterije
Definirajte največjo razpoložljivo ovojnico baterije kot:
Dolžina × Širina × Debelina
Razpoložljivi prostor mora vsebovati dovolj prostora za celoten sklop baterije, vključno z:
- Celično telo
- PCM ali BMS
- Jezički za baterije
- Izolacijski materiali
- Svinčene žice
- Odmik konektorja
- Mehansko ohišje, če je potrebno
Celice vrečke se lahko med dolgotrajnim -kroženjem povečajo zaradi mehanskih in elektrokemičnih sprememb znotraj celice.
Za zasnovo ohišja v zgodnji-fazi dovoljena širitev debeline približno8%–12%se lahko upošteva, čeprav je treba končno dovoljenje potrditi za specifično zasnovo celice in uporabo [1].
► 3.2 Nazivna napetost
Standardne litij{0}}polimerne vrečke celice običajno uporabljajo približno:
- Nazivna napetost: 3,7 V
- Napetost polnega-polnjenja: 4,2 V [2]
Visoko{0}}napetostne celice LiPo lahko uporabljajo višje omejitve napolnjenosti, kot so:
- 4.35 V
- 4.40 V
Natančna polnilna napetost je odvisna od kemije celice in elektrolitskega sistema [3].
Pri sistemih, ki zahtevajo višjo napetost, je mogoče zaporedno povezati več celic.
Tipične nazivne napetosti paketa vključujejo:
- 1S: približno 3,7 V
- 2S: približno 7,4 V
- 3S: približno 11,1 V
Vzporedne konfiguracije je mogoče uporabiti, kadar je potrebna večja skupna zmogljivost.
Konfiguracijo baterije je treba izbrati skupaj z arhitekturo napajanja naprave in sistemom polnjenja.
► 3.3 Kapaciteta baterije
Kapaciteta baterije je običajno določena v:
- mAh
- ah
Za določeno kemijo in konstrukcijo baterije je razpoložljiva prostornina celic eden od glavnih dejavnikov, ki omejujejo zmogljivost.
Če so dimenzije izdelka zelo omejene, bodo inženirji morda morali uravnotežiti:
- Ciljni čas izvajanja
- Debelina baterije
- Tok praznjenja
- Delovna napetost
- Poraba energije izdelka
Za enake fizične dimenzije,visoka napetostLipocelice(3,8 / 3,85 V) lahko vedno zagotovi večjo zmogljivost.
Zagotavljanje pričakovanega časa delovanja in dejanskega profila obremenitve naprave je pogosto bolj uporabno kot podajanje same zmogljivosti.
► 3.4 Trajni in vršni tok
Trenutno povpraševanje je eden najpomembnejših dejavnikov pri izbiri celic.
RFQ mora jasno opredeliti:
- Normalni trajni tok
- Največji trajni tok
- Vrhunski tok
- Največje-trenutno trajanje
- Najvišja-tokovna frekvenca
- Sprejemljiv padec napetosti
Senzor IoT z nizko{0}}porabo energije in dron lahko uporabljata baterije s podobnimi zmogljivostmi, vendar zahtevata zelo različno zasnovo notranjih celic.
Visok{0}}litij-ionske baterije na splošno zahtevajo nižjo notranjo upornost ter ustrezno zasnovo elektrod in tokovnih-kolektorjev. Višje stopnje praznjenja povečajo tudi notranjo proizvodnjo toplote, zaradi česar je toplotno obnašanje pomemben del zasnove celice in paketa [4].
Običajne aplikacije z visokim-tokom vključujejo:
- Droni
- Robotika
- Električna orodja
- RC oprema
- Prenosni motorji
- Visoko{0}}zmogljive ročne naprave
4. Oblike in faktorji po meri
Ena od glavnih prednosti tehnologije vrečk iz litij-polimera je mehanska fleksibilnost.
► 4.1 Ultra-tanke LiPo baterije
Ultra{0}}tanke baterije se običajno uporabljajo za:
- Pametne kartice
- RFID naprave
- Medicinski obliži
- Nosljivi senzorji
- Tanki izdelki za sledenje
- Kompaktna prenosna elektronika
Specializirane vrečke iz litij-polimernih celic je mogoče izdelati v debelinah približno0,4–1,5 mmza nekatere ultra{0}}tanke aplikacije, odvisno od zahtevane zmogljivosti in konstrukcije [5].
► 4.2 Ukrivljene litijeve polimerne baterije
Ukrivljene baterije ali baterije-oblike loka so lahko primerne za izdelke, kot so:
- Pametni prstani
- Elektronika-za nošenje na zapestju
- Pametne čelade
- Nosljivi medicinski pripomočki
- Ukrivljena zabavna elektronika
Natančno geometrijo je treba ovrednotiti med razvojem, ker so ukrivljenost, uporabna površina elektrode, zmogljivost, mehanska obremenitev in izvedljivost izdelave med seboj povezani.
► 4.3 Okrogle in nepravilne baterije
Celice vrečk po meri so lahko zasnovane tudi v:
- Krožne oblike
- Pol{0}}krožne oblike
- Poligonalne oblike
- Trapezoidne oblike
- Ozke pravokotne oblike
- Druge-aplikacijske geometrije
Te zasnove so lahko uporabne, kadar bi običajna pravokotna baterija pustila veliko neuporabljene notranje prostornine.
5. PCM, BMS, priključki in integracija paketov
Litijeva polimerna celica je le en del popolne rešitve OEM baterije.
Odvisno od arhitekture izdelka lahko baterija zahteva tudi:
- PCM
- Pametni BMS
- Senzor temperature
- Merilnik goriva
- Komunikacijski vmesnik
- Žični snop
- Priključek
- Mehansko ohišje
► 5.1 Osnovni PCM
Osnovno zaščitno vezje običajno zagotavlja:
- Zaščita pred preobremenitvijo
- Zaščita pred-praznjenjem
- Prenapetostna zaščita
- Zaščita pred-kratkim stikom
Te zaščitne funkcije so zasnovane tako, da pomagajo ohranjati polnilne litijeve celice v določenih mejah električnega delovanja [6].
Za številne preproste eno-celične potrošniške naprave lahko zadostuje osnovni PCM.
► 5.2 Smart BMS
Naprednejša oprema lahko zahteva pametni BMS, ki zagotavlja:
- --Spremljanje stanja napolnjenosti
- Spremljanje--zdravstvenega stanja
- Nadzor temperature
- Uravnoteženje celic
- Komunikacija z gostiteljskim sistemom
- Diagnostika baterije
Tipični komunikacijski vmesniki lahko vključujejo:
- I2C
- SMBus
- UART
- CANbus
Ustrezna arhitektura BMS je odvisna od končnega izdelka.
Majhna potrošniška naprava morda potrebuje le osnovno zaščito, medtem ko lahko industrijska, medicinska ali povezana oprema zahteva stalno spremljanje baterije in komunikacijo.
► 5.3 Konektorji in vodilne žice
Za prototipne in proizvodne projekte morajo inženirji jasno določiti:
- Proizvajalec priključka
- Točna številka dela priključka
- Merilo žice
- Dolžina žice
- Polarnost
- Smer izhoda žice
- Žice-senzorja temperature, če je potrebno
Običajne družine baterijskih priključkov vključujejo:
- JST
- Molex
- Hirose
- Drugi kompaktni sistemi-na-žico
Kadarkoli je mogoče, navedite natančno številko dela konektorja in ne samo blagovno znamko konektorja.
6. Temperaturne in okoljske zahteve
Zahteve glede temperature akumulatorja je treba določiti zgodaj v projektu proizvajalca originalne opreme, ker lahko aplikacije pri nizkih- in visokih- temperaturah zahtevajo različne zasnove celic.
RFQ mora vsebovati:
- Najnižja delovna temperatura
- Najvišja delovna temperatura
- Najnižja temperatura polnjenja
- Najvišja temperatura polnjenja
- Temperaturno območje shranjevanja
► 6.2 Uporaba pri nizkih-temperaturah
Specializirane litij{0}}ionske celice je mogoče izdelati za delovanje, ki se približuje približno-40 stopinj.
Nizko{0}}temperaturni elektrolitski sistemi se uporabljajo za izboljšanje ionskega transporta in zmanjšanje izgube učinkovitosti v hladnih pogojih [7].
Za nizkotemperaturne-projekte morajo inženirji določiti:
- Najnižja delovna temperatura
- Zahtevano ohranjanje zmogljivosti pri nizki temperaturi
- Ali je potrebno polnjenje pod 0 stopinj
- Pričakovani pogoji za-hladen zagon
► 6.3 Uporaba pri visokih-temperaturah
Za okolja, ki se približujejo približno, je mogoče razviti tudi specializirane litij{0}}ionske celice+80 stopinj do +85 stopinjz uporabo toplotno stabilnejših sistemov elektrolitov in materialov [8].
Projekti visokotemperaturnih baterij- morajo upoštevati:
- Najvišja temperatura izpostavljenosti
- Trajanje izpostavljenosti
- Pogoji polnjenja
- Zahtevana življenjska doba cikla
- Zaščitne meje
- Odvajanje toplote ohišja
8. Certifikati in skladnost baterije
Zahtevani certifikati so odvisni od:
- Konfiguracija baterije
- Končna aplikacija
- Način prevoza
- Ciljni trg
- Posebne-zahteve strank
► 8.1 UN38.3
Litijeve celice in baterije, ponujene za prevoz, so predmet razdelka 38.3 Priročnika testov in meril Združenih narodov [9].
Kupci OEM bi morali zgodaj potrditi, ali končna konfiguracija baterije zahteva novo testiranje UN38.3 in kakšna dokumentacija bo potrebna za transport.
► 8.2 UL 1642
UL 1642 obravnava varnostne zahteve na ravni litijevih-celic [10].
Ali se zahteva UL 1642, je odvisno od:
- Končni izdelek
- Zahteve strank
- Ciljni trg
- Strategija certificiranja
► 8.3 UL 2054
UL 2054 obravnava varnostne zahteve za baterije, ki se uporabljajo v gospodinjstvu in komercialni uporabi [11].
Certificiranja na-ravni celice in-paketa se ne bi smela obravnavati kot zamenljivi zahtevi.
► 8.4 IEC 62133-2
IEC 62133-2 določa varnostne zahteve in preskuse za prenosne zaprte sekundarne litijeve celice in baterije [12].
Običajno je pomemben za izdelke prenosnih baterij za polnjenje, ki vstopajo na mednarodne trge.
► 8.5 RoHS in REACH
Za izdelke, ki vstopajo na evropski trg, bo morda treba upoštevati tudi zahteve glede skladnosti z omejenimi-snovmi in kemikalijami-v skladu z:
- RoHS
- REACH [13]
9. Kontrolni seznam RFQ za baterije po meri OEM/ODM
Preden zahtevate ponudbo za litij-polimerno baterijo po meri, pripravite naslednje informacije.
► 9.1 Mehanske zahteve
Zagotovite:
- Največja dolžina baterije
- Največja širina baterije
- Največja debelina baterije
- Razpoložljiv dodatek za otekanje
- Način namestitve baterije
- Zahteve glede ograjenega prostora ali stanovanja
- Posebne zahteve glede oblike ali ukrivljenosti
► 9.2 Električne zahteve
Zagotovite:
- Nazivna napetost
- Ciljna zmogljivost
- Neprekinjen tok
- Vrhunski tok
- Največje-trenutno trajanje
- • Ciljni čas izvajanja
- Polnilna napetost
- Napetost prekinitve sistema-
Za več-celične sisteme navedite tudi:
- Zahtevana sistemska napetost
- Prednostna serijska/vzporedna konfiguracija, če je že določena
► 9.3 Okoljske zahteve
Zagotovite:
- Najnižja delovna temperatura
- Najvišja delovna temperatura
- Najnižja temperatura polnjenja
- Najvišja temperatura polnjenja
- Razpon-temperature shranjevanja
- Zahteve za vodotesnost, če je primerno
- Zahteve za-zaščito pred vdorom, če je primerno
- Zahteve glede vibracij ali mehanskih-udarcev, če je ustrezno
► 9.4 Zahteve PCM ali BMS
Navedite, ali izdelek zahteva:
- Osnovna PCM zaščita
- Pametni BMS
- Merjenje goriva
- Zaznavanje temperature
- Uravnoteženje celic
- I2C komunikacija
- SMBus komunikacija
- UART komunikacija
- CANbus komunikacija
► 9.5 Zahteve za priključke in žice
Zagotovite:
- Proizvajalec priključka
- Točna številka dela priključka
- Merilo žice
- Dolžina žice
- Polarnost
- Smer izhoda žice
Risba CAD, risba ožičenja ali fizični referenčni vzorec lahko znatno zmanjšajo komunikacijske napake.
► 9.6 Zahteve za certificiranje
Ugotovite vse zahtevane standarde ali tržne zahteve, vključno z:
- UN38.3
- UL 1642
- UL 2054
- IEC 62133-2
- CE
- RoHS
- DOSEG
- Posebne-zahteve strank
► 9.7 Komercialne zahteve
Zagotovite:
- Količina prototipa
- Količina pilotne-proizvodnje
- Ocenjeni letni obseg proizvodnje
- Ciljni urnik razvoja
- Ciljni razpored-proizvodnje
Bolj ko je RFQ popoln, hitreje lahko proizvajalec oceni izvedljivost in priporoči ustrezno arhitekturo baterije.
Pogosto zastavljena vprašanja
01.Ali je mogoče litij-polimerne baterije izdelati v velikostih po meri?
ja
Litij-polimerne vrečke za baterije je mogoče razviti v širokem razponu dolžin, širin in debelin.
Dosegljiva zmogljivost je odvisna od:
- Razpoložljiva prostornina baterije
- Oblikovanje celice
- Zahtevana zmogljivost praznjenja
- Potreben čas izvajanja
- Mehanske omejitve
02. Ali je mogoče LiPo baterijo izdelati v obliki po meri?
ja
Odvisno od uporabe je mogoče litij-polimerne baterije razviti v:
- Pravokotne oblike
- Ultra{0}}tanke oblike
- Ukrivljene oblike
- Krožne oblike
- Ozke oblike
- Druge prilagojene geometrije
Izvedljivost nenavadnih oblik je treba oceniti skupaj z:
- Zmogljivost
- Mehanska struktura
- Zahteve za orodje
- Električna zmogljivost
- Izvedljivost izdelave
03. Ali LiPo baterija po meri potrebuje BMS?
Sistemi litijevih baterij za polnjenje zahtevajo ustrezno zaščito.
Preprosta eno-celična aplikacija lahko uporablja osnovni PCM.
Bolj zapleteni izdelki lahko zahtevajo pametni BMS z:
• Nadzor baterije
• Merjenje goriva
• Zaznavanje temperature
• Uravnoteženje celic
• Komunikacijske funkcije
Pravilna arhitektura je odvisna od konfiguracije celice in zahtev končnega izdelka.
04. Kako izberem med standardno in visoko{0}}Rate LiPo celico?
Odločitev mora temeljiti na dejanski električni obremenitvi in ne zgolj na zmogljivosti.
Standardne celice na splošno dajejo prednost:
- Gostota energije
- Runtime
Visok{0}}celice so namenjene aplikacijam, ki zahtevajo:
- Večji trajni tok
- Višji vršni tok
- Nižji notranji upor
- Boljša zmogljivost-pri visokih obremenitvah
05. Kdaj je treba opredeliti zahteve za certificiranje?
Reference
[1] Oh, KY, et al. (2014). "Razširitev celic vrečke in analiza mehanske obremenitve pri dolgotrajnem-cikliranju."Uporabljena energija, 136, 1088–1098.
[2] Tarascon, JM in Armand, M. (2001). "Težave in izzivi, s katerimi se soočajo polnilne litijeve baterije."Narava, 414(6861), 359–367.
[3] Dahn, JR, et al. (2016). "-Visokonapetostni elektrolitski dodatki in mehanizmi razgradnje v celicah LiCoO2/grafitnih vrečk."Electrochimica Acta, 216, 300–310.
[4] Chen, SC, Wan, CC in Wang, YY (2005). "Toplotna analiza litij-ionskih baterij med-hitrostjo praznjenja."Journal of Power Sources, 140(1), 111–124.
[5] Linden, D. in Reddy, TB (2010).Lindenov priročnik o baterijah, 4. izd. McGraw-Hill Education.
[6]Andrea, D. (2010).Sistemi za upravljanje baterij za velike litij-ionske baterije. Hiša Artech.
[7] Zhang, SS, et al. (2003). "Učinkovitost Li-ionskih celic in elektrolitov pri nizkih temperaturah."Journal of Power Sources, 115(1), 137–140.
[8] Amine, K., et al. (2005). "Napredna visokotemperaturna elektrolitna topila za avtomobilske in industrijske litijeve celice."Elektrokemične in-državne črke, 8(8), A429.
[9] Združeni narodi. (2023).Priporočila ZN o prevozu nevarnega blaga: Priročnik testov in meril, 8. revidirana izdaja, razdelek 38.3.
[10] Underwriters Laboratories. (2020).UL 1642: Standard za litijeve baterije.
[11] Underwriters Laboratories. (2021).UL 2054: Standard za gospodinjske in komercialne baterije.
[12]Mednarodna komisija za elektrotehniko. (2017).IEC 62133-2: Sekundarne celice in baterije, ki vsebujejo alkalne ali druge ne{2}}kisle elektrolite – Varnostne zahteve za prenosne zaprte sekundarne litijeve celice in baterije.
[13]Evropska unija. Direktiva 2011/65/EU (RoHS 2) in Uredba (ES) št. . 1907/2006 (REACH).
