Energijska gostota LiPo v primerjavi z Li-ionom: razložena Wh/kg v primerjavi z Wh/L

Cilindrične Li-ion baterijepogosto dosežejo višjeenergijska gostota na celični ravni, medtem koLiPo vrečke za baterijelahko zagotovi boljšo izrabo prostora v tankih napravah ali napravah po meri.

Za izvor baterije OEM primerjajte tri meritve:

• Wh/kg (gravimetrična energijska gostota):Shranjena energija na kilogram mase baterije.
• Wh/L (volumetrična energijska gostota):Shranjena energija na liter prostornine baterije.
• Inštalirana gostota energije:Energija, shranjena v teži in dimenzijah celotnega paketa baterij.

Ključno vprašanje pri nakupu:Katera baterija zagotavlja več uporabnih vatnih ur v okviru teže, prostora in omejitev delovanja vašega izdelka?

Za širše razlike v polnjenju, varnosti in življenjski dobi glejteVodnik Blumoti Li Polymer Battery proti Lithium Ion Battery

1. Wh/kg proti Wh/L: Katero meritev naj primerjajo kupci baterij?

Gravimetrična energijska gostota (Wh/kg) meri shranjeno energijo glede na težo baterije:
Wh/kg=nazivna energija (Wh) ÷ masa baterije (kg)

Volumetrična gostota energije (Wh/L) meri shranjeno energijo glede na zasedeno prostornino:
Wh/L=nazivna energija (Wh) ÷ prostornina baterije (l)

Nazivna energija je približno Napetost (V) × Kapaciteta (Ah). [1]
Razmislite o dveh hipotetičnih 3,7 V, 3000 mAh litijevih baterijskih celicah, od katerih vsaka shrani 11,1 Wh:

Celica A zagotavlja približno 10 % več energije na kilogram. Celica B shrani enako energijo v približno 18 % manjši prostornini.

Za občutljivo na težoUAV baterija, je lahko celica A privlačnejša. Za tanek medicinski pripomoček se morda bolje prilega celica B.

Preverjanje nabave:Preverite, ali vrednosti Wh/kg in Wh/L vsakega dobavitelja opisujejo golo celico, zaščiteno celico ali celoten paket baterij. Primerjava različnih merilnih meja daje zavajajoče rezultate.

2. Zakaj se vrednosti energijske gostote LiPo in Li-ion razlikujejo?

Razlika izvira izkemija elektrod, konstrukcija celic in pakiranje-ne le oznaka LiPo ali Li-ion.

Obe tehnologiji spadata v družino polnilnih litij-ionskih baterij. KomercialnoLiPo baterijeobičajno uporabljajo embalažo iz laminiranih vrečk, medtem ko18650 in 21700 Li-ion baterijeuporabite togo cilindrično ohišje.

► Kako materiali elektrod vplivajo na Wh/kg in Wh/L?

Katodni materiali, kot nprNMC, NCA in LCOskupaj z obremenitvijo elektrode, debelino in vsebnostjo neaktivnega materiala določajo, koliko energije lahko shrani celica.

Visokoenergijske formulacije, kot nprNMC 811lahko podpira večjo energijsko gostoto, vendar zasnova elektrode in delovne zahteve vplivajo na končni rezultat.

 

► Kako pakiranje celic vpliva na energijsko gostoto?

Cilindrična celica ima togo kovinsko ohišje. ALiPo torbicauporablja lažjo embalažo, prevlečeno z aluminijem, vendar bo morda zahtevala dodatno mehansko podporo in razbremenitev. [3][5]

A LiPo baterija po merilahko zavzame več tankega ohišja kot valjasto pakiranje. To izboljša izkoristek prostora, vendar ne pomeni samodejno, da ima vrečka celico višjo intrinzično Wh/L.

Preverjanje nabave:Primerjajte natančno kemijo celic, nominalno energijo, zunanje mere in končno konfiguracijo paketa – ne le formata baterije.

3. Gostota energije na ravni celice v primerjavi z gostoto energije na ravni paketa: katera številka odraža vaš izdelek?

Dobavitelj navaja a600 Wh/L litij-ionska celica. Ali to pomeni, da vaša dokončana baterija zagotavlja 600 Wh/L?

št.

Razmik med celicami, ožičenje, izolacija, zaščitno vezje in strukturne komponente zasedajo prostor. Enako velja za težo paketa.

Za dokončan sklop baterije:

• Nameščena Wh/L=Skupna nazivna energija paketa (Wh) ÷ Celotna prostornina akumulatorskega sistema (L)
• Nameščena Wh/kg=skupna nominalna energija paketa (Wh) ÷ celotna masa akumulatorskega sistema (kg)

► Učinkovit primer: Ali lahko nižja celica Wh/L zagotovi več energije v istem prostoru?

Predpostavimo, da ima izdelek aPredal za baterije 0,10 L.

Dve hipotetični zasnovi uporabljata različne gostote celične energije in frakcije pakiranja.

Zasnova Y sprejme približno 4,6 % več nominalne energije, kljub temu, da je Wh/L na celični ravni 20 % nižja.

Poenostavljeni izračun je:

• Inštalirana energija (Wh) ≈ celica Wh/L × prostornina predelka (l) × efektivna frakcija pakiranja

To so ilustrativne predpostavke, ne preizkušene vrednosti izdelka ali standardna merila učinkovitosti pakiranja. Dejanski rezultati so odvisni od dokončane mehanske in električne zasnove.

To je razlogenergijska gostota na celični ravnisama ne more določiti najboljše baterije za prostorsko omejeno napravo.

Preverjanje nabave:Zahtevajte končno risbo paketa, največje sestavljene mere, celotno težo in skupno nominalno Wh. Iz teh številk izračunajte nameščeno Wh/L in Wh/kg.

4. Katerim vrednostim energijske gostote LiPo v primerjavi z Li-ioni bi morali kupci zaupati?

Blumotijev vodnik za starše nudi širokogravimetrična energijska gostotarazpon približno:

• Konvencionalni Li-ion:150–250 Wh/kg
• Litijev polimer (LiPo):100–265 Wh/kg

Ta območja se prekrivajo in razlikujejo glede na celično kemijo in zasnovo.

Druge tehnične primerjave so lahko navedene200–270 Wh/kg in 550–700+ Wh/Lza izbrane cilindrične litij-ionske celice v primerjavi z140–220 Wh/kg in 300–500 Wh/Lza posebne modele vrečk LiPo. Takih številk ne bi smeli obravnavati kot specifikacije univerzalne kategorije ali neposredno primerljive rezultate testov.

► Kako lahko kupci preverijo trditev dobavitelja Wh/kg ali Wh/L?

Citirano250 Wh/kgoz700 Wh/Luporabna le, če so merilni pogoji jasni.

Preden sprejmete specifikacijo, preverite:

• Nazivna energija:Nazivna zmogljivost (Ah) in nazivna napetost (V).
• Meja merjenja:Gola celica, zaščitena celica ali končni paket.
• Fizični podatki:Izmerjena masa in največje zunanje mere.
• Preskusni pogoji:Tok praznjenja, temperatura in mejna napetost.
• Proizvodna toleranca:Tipična vrednost v primerjavi z zajamčenim minimumom.

Na primer, dobavitelj, ki zahteva 250 Wh/kg za 11,1 Wh celico, bi moral zagotoviti celično maso približno 44,4 g, ob predpostavki, da navedene vrednosti delijo isto merilno mejo.

Preverjanje nabave:Ponovno izračunajte navedene Wh/kg in Wh/L. Za odobritev proizvodnje uporabite dogovorjene minimalne specifikacije in dokumentirane sprejemljive teste namesto tržnih podatkov.

 

5. Ali večja gostota energije pomeni daljši čas delovanja baterije?

Ni nujno.

Nazivna Wh/kgmeri shranjeno energijo pod določenimi nazivnimi pogoji. Dejanski čas delovanja je odvisen od tega, koliko energije zagotavlja baterija pri zahtevani obremenitvi.

 

notranji upor,padca napetosti, delovna temperatura in izklopna napetost lahko zmanjšajo dostopno energijo.

 

Na primer, visokoenergijska cilindrična litij-ionska celica lahko prekaša vrečkasto celico pri zmernem praznjenju, medtem koLiPo baterija z visoko izpraznjenostjolahko vzdržuje več uporabne napetosti pri močnem tokovnem povpraševanju. Rezultati so odvisni od posameznih celic, ne le od njihove embalaže.

 

ZaUAV baterije dolgega dosega, robotika in drugi izdelki z visoko porabo, primerjajte:

• Dostavljena energija (Wh)pri določenem delovnem toku.
• Zmogljivost neprekinjenega in največjega praznjenja (C-stopnja/A).
• DC notranji upor (mΩ)in padca napetosti.
• Dvig temperature in minimalna delovna napetost.

Preverjanje nabave:Vprašajte dobavitelje za krivulje praznjenja in izmerjene dostavljene Wh pri vaši dejanski obremenitvi. Višja nazivna energijska gostota ne zagotavlja daljšega časa delovanja.

6. Kaj naj kupci vključijo v RFQ glede energijske gostote LiPo ali Li-ion?

Zahteva za a3,7 V, 3000 mAh baterijane zagotavlja dovolj informacij za primerjavo energijske gostote.

Zahtevajte primerljive predloge pod enakimi pogoji.

Uporabna ponudba dobavitelja mora pokazati obojena celični ravni Wh/kg/Wh/Linraven končnega paketa Wh/kg/Wh/L, kjer je primerno.

Pri projektih OEM to preprečuje, da bi visoko zmogljiva specifikacija celice prikrila neučinkovito končno zasnovo baterije.