Brzi odgovor
Odaberite aprilagođeno litijum polimerno testoy kada vaš proizvod zahtijeva određenu veličinu, oblik, debljinu, napon, kapacitet, brzinu pražnjenja, konektor ili zaštitni sistem koji standardne baterije ne mogu pružiti.
Za projekt OEM/ODM baterija, definirajte sljedeće zahtjeve prije nego što zatražite ponudu:
Maksimalne dimenzije baterije
Nazivni napon i ciljni kapacitet
Kontinuirana i vršna struja
Potrebna runtimea
Raspon temperature rada i punjenja
Zahtjevi za konektore i žice
PCM ili BMS zahtjevi
Ciljni certifikati
Količina prototipa
Procijenjeni godišnji obim proizvodnje
Proizvođač baterija tada može procijeniti odgovarajući tip ćelije, faktor oblika, sistem zaštite, strukturu pakovanja i proizvodni proces.
1. Ključne specifikacije za prilagođenu LiPo bateriju
Korisna prilagođena RFQ baterija zahtijeva mnogo više informacija od napona i kapaciteta.
Dvije baterije istog nazivnog napona i kapaciteta mogu zahtijevati vrlo različite:
- Dimenzije ćelije
- Dizajn elektroda
- Mogućnosti pražnjenja
- Zaštitni krugovi
- Žičani mjerači
- Konektori
- Mehaničke konstrukcije
Temperaturne karakteristike
Sljedeće specifikacije stoga treba razmotriti zajedno.
► 3.1 Dimenzije baterije
Definirajte maksimalnu dostupnu ovojnicu baterije kao:
Dužina × širina × debljina
Raspoloživi prostor treba da sadrži dovoljno prostora za kompletan sklop baterije, uključujući:
- Tijelo ćelije
- PCM ili BMS
- Jezici za baterije
- Izolacijski materijali
- Olovne žice
- Razmak konektora
- Mehaničko kućište, ako je potrebno
Pouch ćelije se mogu povećati u debljini tokom dugotrajnog-cikliranja kao rezultat mehaničkih i elektrohemijskih promjena unutar ćelije.
Za ranu-fazu dizajna kućišta, dozvoljeno povećanje debljine je približno8%–12%može se uzeti u obzir, iako bi konačno dopuštenje trebalo biti potvrđeno za specifični dizajn ćelije i primjenu [1].
► 3.2 Nominalni napon
Standardne litijum{0}}ionske polimerne ćelije u vrećici obično koriste otprilike:
- Nazivni napon: 3,7 V
- Napon punog{0}}punjenja: 4,2 V [2]
LiPo ćelije visokog{0}}napona mogu koristiti veće granice punjenja kao što su:
- 4.35 V
- 4.40 V
Tačan napon punjenja ovisi o hemiji ćelije i elektrolitskom sistemu [3].
Za sisteme koji zahtijevaju viši napon, više ćelija se može povezati u seriju.
Tipični nazivni naponi paketa uključuju:
- 1S: približno 3,7 V
- 2S: približno 7,4 V
- 3S: približno 11,1 V
Paralelne konfiguracije se mogu koristiti kada je potreban veći ukupni kapacitet.
Konfiguraciju baterije treba odabrati zajedno sa arhitekturom napajanja uređaja i sistemom punjenja.
► 3.3 Kapacitet baterije
Kapacitet baterije se obično navodi u:
- mAh
- Ah
Za datu hemiju i konstrukciju baterije, raspoloživi volumen ćelije je jedan od glavnih faktora koji ograničavaju kapacitet.
Ako su dimenzije proizvoda jako ograničene, inženjeri će možda morati izbalansirati:
- Ciljano vrijeme izvođenja
- Debljina baterije
- Struja pražnjenja
- Radni napon
- Potrošnja energije proizvoda
Za iste fizičke dimenzije,visoko naponLipoćelije(3,8 / 3,85 V) uvijek može pružiti veći kapacitet.
Pružanje očekivanog vremena izvođenja i stvarnog profila učitavanja uređaja često je korisnije od samog specificiranja kapaciteta.
► 3.4 Kontinuirana i vršna struja
Trenutna potražnja je jedan od najvažnijih faktora u odabiru ćelija.
RFQ treba jasno definisati:
- Normalna kontinuirana struja
- Maksimalna trajna struja
- Vršna struja
- Trenutna -trajnost
- Maksimalna{0}}trenutna frekvencija
- Prihvatljiv pad napona
IoT senzor male snage-i dron mogu koristiti baterije sličnog kapaciteta, ali zahtijevaju veoma različite unutrašnje dizajne ćelija.
Visoko{0}}litijum-jonske baterije generalno zahtijevaju manji unutrašnji otpor i odgovarajući dizajn elektroda i strujnih{2}}kolektora. Veće stope pražnjenja također povećavaju unutarnju proizvodnju topline, čineći toplinsko ponašanje važnim dijelom dizajna ćelije i paketa [4].
Uobičajene visoko{0}}aplikacije uključuju:
- Dronovi
- Robotika
- Električni alati
- RC oprema
- Prijenosni motori
- Ručni uređaji{0}}visokih performansi
4. Prilagođeni oblici i faktori oblika
Jedna od glavnih prednosti tehnologije litijum polimernih vrećica je mehanička fleksibilnost.
► 4.1 Ultra-tanke LiPo baterije
Ultra{0}}baterije se obično razmatraju za:
- Pametne kartice
- RFID uređaji
- Medicinski flasteri
- Nosivi senzori
- Slim proizvodi za praćenje
- Kompaktna prijenosna elektronika
Specijalizirane litijum-polimerne vrećice ćelije mogu se proizvoditi u rasponima debljine od približno0,4–1,5 mmza određene ultra{0}}ne primjene, ovisno o potrebnom kapacitetu i konstrukciji [5].
► 4.2 Zakrivljene litijum-polimerske baterije
Zakrivljene baterije ili baterije u obliku luka mogu biti prikladne za proizvode kao što su:
- Pametno prstenje
- Elektronika{0}}nošena na zapešću
- Pametne kacige
- Nosivi medicinski uređaji
- Zakrivljena potrošačka elektronika
Tačna geometrija se mora procijeniti tokom razvoja jer su zakrivljenost, korisna površina elektrode, kapacitet, mehanički stres i izvodljivost proizvodnje međusobno povezani.
► 4.3 Kružne i nepravilne baterije
Prilagođene ćelije vrećice također mogu biti dizajnirane u:
- Kružni oblici
- Polu{0}}oblici
- Poligonalni oblici
- Trapezni oblici
- Uski pravougaoni oblici
- Druge geometrije{0}}specifične za aplikaciju
Ovi dizajni mogu biti korisni kada bi konvencionalna pravougaona baterija ostavila značajan neiskorišteni unutrašnji volumen.
5. PCM, BMS, konektori i integracija paketa
Litijum polimerna ćelija je samo jedan deo kompletnog OEM rešenja za baterije.
Ovisno o arhitekturi proizvoda, baterija može također zahtijevati:
- PCM
- Smart BMS
- Senzor temperature
- Mjerač goriva
- Komunikacijski interfejs
- Žica
- Konektor
- Mehaničko kućište
► 5.1 Osnovni PCM
Osnovni zaštitni krug obično pruža:
- Zaštita od prekomjernog punjenja
- Zaštita od preko{0}}pražnjenja
- Zaštita od prekomjerne struje
- Zaštita{0}}od kratkog spoja
Ove zaštitne funkcije su dizajnirane da pomognu u održavanju punjivih litijumskih ćelija unutar definisanih električnih radnih granica [6].
Za mnoge jednostavne jednoćelijske potrošačke uređaje, osnovni PCM može biti dovoljan.
► 5.2 Smart BMS
Naprednija oprema može zahtijevati pametni BMS koji pruža:
- Stanje{0}}-nadzora napunjenosti
- Stanje{0}}-Praćenja zdravlja
- Praćenje temperature
- Balansiranje ćelije
- Komunikacija sa host sistemom
- Dijagnostika akumulatora
Tipični komunikacioni interfejsi mogu uključivati:
- I2C
- SMBus
- UART
- CANbus
Odgovarajuća BMS arhitektura zavisi od konačnog proizvoda.
Mali potrošački uređaj može zahtijevati samo osnovnu zaštitu, dok industrijska, medicinska ili povezana oprema može zahtijevati kontinuirano praćenje baterije i komunikaciju.
► 5.3 Konektori i vodne žice
Za projekte prototipa i proizvodnje, inženjeri bi trebali jasno specificirati:
- Proizvođač konektora
- Tačan broj dijela konektora
- Merač žice
- Dužina žice
- Polaritet
- Smjer izlaza žice
- Žice{0}}senzora temperature, ako je potrebno
Uobičajene porodice konektora za baterije uključuju:
- JST
- Molex
- Hirose
- Drugi kompaktni sistemi -na-ožičenje
Kad god je moguće, navedite tačan broj dijela konektora, a ne samo marku konektora.
6. Zahtjevi za temperaturu i okoliš
Zahtjeve za temperaturu baterije treba definirati rano u OEM projektu jer aplikacije na niskim-i visokim{1}}primjenama mogu zahtijevati različite dizajne ćelija.
U RFQ-u treba navesti:
- Minimalna radna temperatura
- Maksimalna radna temperatura
- Minimalna temperatura punjenja
- Maksimalna temperatura punjenja
- Raspon temperature skladištenja
► 6.2 Niske-Prijave za niske temperature
Specijalizovane litijum{0}}ionske ćelije se mogu konstruisati za rad koji se približava približno-40 stepeni.
Niskotemperaturni elektrolitni sistemi se koriste za poboljšanje transporta jona i smanjenje gubitka performansi u hladnim uslovima [7].
Za projekte niskih{0}}projekata, inženjeri bi trebali specificirati:
- Minimalna radna temperatura
- Potrebno zadržavanje kapaciteta na niskoj temperaturi
- Da li je potrebno punjenje ispod 0 stepeni
- Očekivani uslovi hladnog{0}}staranja
► 6.3 Visoke-Aplikacije za visoke temperature
Specijalizirane litijum{0}}ionske ćelije također se mogu razviti za okruženja koja se približno približavaju+80 stepen do +85 stepenkorištenjem termički stabilnijih sistema elektrolita i materijala [8].
Projekti baterija{0} na visokim temperaturama trebaju uzeti u obzir:
- Maksimalna temperatura ekspozicije
- Trajanje ekspozicije
- Uslovi punjenja
- Potreban vijek trajanja ciklusa
- Granice zaštite
- Odvođenje topline kućišta
8. Certifikati i usklađenost baterija
Potrebne potvrde zavise od:
- Konfiguracija baterije
- Konačna aplikacija
- Način transporta
- Ciljno tržište
- Specifični zahtjevi{0} kupaca
► 8.1 UN38.3
Litijumske ćelije i baterije koje se nude za transport podležu Odeljku 38.3 Priručnika Ujedinjenih nacija o testovima i kriterijumima [9].
OEM kupci bi trebali rano potvrditi da li konačna konfiguracija baterije zahtijeva novo testiranje UN38.3 i koja će dokumentacija biti potrebna za transport.
► 8.2 UL 1642
UL 1642 se bavi sigurnosnim zahtjevima na nivou litijum{1}}ćelija [10].
Da li je potreban UL 1642 zavisi od:
- Finalni proizvod
- Zahtjevi kupaca
- Ciljno tržište
- Strategija sertifikacije
► 8.3 UL 2054
UL 2054 rješava sigurnosne zahtjeve za baterije koje se koriste u kućanstvu i komercijalnim aplikacijama [11].
Certifikacija na nivou ćelije-i paketa{1}}ne treba se tretirati kao zamjenjivi zahtjevi.
► 8.4 IEC 62133-2
IEC 62133-2 specificira sigurnosne zahtjeve i testove za prijenosne zatvorene sekundarne litijumske ćelije i baterije [12].
Obično je relevantan za proizvode prenosivih punjivih baterija koji ulaze na međunarodna tržišta.
► 8.5 RoHS i REACH
Za proizvode koji ulaze na evropsko tržište, ograničeni zahtjevi za{0}}supstance i kemijske{1}}usklađenosti također će se morati razmotriti pod:
- RoHS
- REACH [13]
9. OEM/ODM prilagođena baterija RFQ kontrolna lista
Prije nego što zatražite ponudu za prilagođenu litijum-polimersku bateriju, pripremite sljedeće informacije.
► 9.1 Mehanički zahtjevi
obezbijediti:
- Maksimalna dužina baterije
- Maksimalna širina baterije
- Maksimalna debljina baterije
- Dostupan dodatak za oticanje
- Način ugradnje baterije
- Zahtjevi za kućište ili kućište
- Zahtjevi za posebnim oblikom ili zakrivljenošću
► 9.2 Električni zahtjevi
obezbijediti:
- Nazivni napon
- Ciljni kapacitet
- Kontinuirana struja
- Vršna struja
- Trenutna -trajnost
- • Ciljano vrijeme rada
- Napon punjenja
- Sistem{0}}isključuje napon
Za više-ćelijske sisteme također obezbijedite:
- Potreban napon sistema
- Preferirana serijska/paralelna konfiguracija, ako je već određena
► 9.3 Zahtjevi okoline
obezbijediti:
- Minimalna radna temperatura
- Maksimalna radna temperatura
- Minimalna temperatura punjenja
- Maksimalna temperatura punjenja
- Raspon temperature{0}}pohrane
- Zahtjevi vodootpornosti, ako je primjenjivo
- Zahtjevi za{0}}zaštitu, ako je primjenjivo
- Zahtjevi za vibracije ili mehaničke{0}}udare, ako su relevantni
► 9.4 PCM ili BMS zahtjevi
Navedite da li proizvod zahtijeva:
- Osnovna PCM zaštita
- Smart BMS
- Merenje goriva
- Senzor temperature
- Balansiranje ćelije
- I2C komunikacija
- SMBus komunikacija
- UART komunikacija
- CANbus komunikacija
► 9.5 Zahtjevi za konektore i žice
obezbijediti:
- Proizvođač konektora
- Tačan broj dijela konektora
- Merač žice
- Dužina žice
- Polaritet
- Smjer izlaza žice
CAD crtež, crtež ožičenja ili fizički referentni uzorak mogu značajno smanjiti komunikacijske greške.
► 9.6 Zahtjevi za certifikaciju
Identifikujte sve potrebne standarde ili zahtjeve tržišta, uključujući:
- UN38.3
- UL 1642
- UL 2054
- IEC 62133-2
- CE
- RoHS
- REACH
- Specifični zahtjevi{0} kupaca
► 9.7 Komercijalni zahtjevi
obezbijediti:
- Količina prototipa
- Pilot{0}}količina proizvodnje
- Procijenjeni godišnji obim proizvodnje
- Ciljni raspored razvoja
- Ciljani raspored masovne{0}}proizvodnje
Što je RFQ potpuniji, proizvođač brže može procijeniti izvodljivost i preporučiti odgovarajuću arhitekturu baterije.
Često postavljana pitanja
01.Mogu li se litijum-polimerske baterije napraviti u prilagođenim veličinama?
Da.
Litijum-polimerske kesice baterije mogu se razviti u širokom rasponu dužina, širina i debljina.
Ostvarljivi kapacitet zavisi od:
- Dostupna zapremina baterije
- Cell design
- Potrebna sposobnost pražnjenja
- Potrebno vrijeme izvođenja
- Mehanička ograničenja
02. Može li se LiPo baterija napraviti u prilagođenom obliku?
Da.
Ovisno o primjeni, litijum-polimerske baterije mogu se razviti u:
- Pravokutni oblici
- Ultra-tanki oblici
- Zakrivljeni oblici
- Kružni oblici
- Uski oblici
- Druge prilagođene geometrije
Izvodljivost neobičnih oblika treba procijeniti zajedno sa:
- Kapacitet
- Mehanička struktura
- Zahtjevi za alat
- Električne performanse
- Izvodljivost proizvodnje
03. Da li je prilagođenoj LiPo bateriji potreban BMS?
Sistemi punjivih litijumskih baterija zahtevaju odgovarajuću zaštitu.
Jednostavna aplikacija za jednu-ćeliju može koristiti osnovni PCM.
Složeniji proizvodi mogu zahtijevati pametni BMS sa:
• Praćenje baterije
• Merenje goriva
• Senzor temperature
• Balansiranje ćelije
• Komunikacijske funkcije
Ispravna arhitektura ovisi o konfiguraciji ćelije i zahtjevima krajnjeg proizvoda.
04. Kako da odaberem između standardne i visoke{0}}LiPo ćelije?
Odluka bi trebala biti zasnovana na stvarnom električnom opterećenju, a ne samo na kapacitetu.
Standardne ćelije općenito imaju prioritet:
- Gustoća energije
- Runtime
Ćelije visoke-brzine su namijenjene aplikacijama koje zahtijevaju:
- Veća kontinuirana struja
- Viša vršna struja
- Manji unutrašnji otpor
- Bolje performanse-opterećenja
05. Kada treba definirati zahtjeve za certifikaciju?
Reference
[1] Oh, KY, et al. (2014). "Proširenje ćelija vrećice i analiza mehaničkog naprezanja pod-dugotrajnim ciklusom."Primijenjena energija, 136, 1088–1098.
[2] Tarascon, JM, & Armand, M. (2001). "Problemi i izazovi s kojima se suočavaju punjive litijumske baterije."Priroda, 414(6861), 359–367.
[3] Dahn, JR, et al. (2016). "Visokonaponski elektrolitni aditivi i mehanizmi degradacije u LiCoO2/grafitnim vrećicama."Electrochimica Acta, 216, 300–310.
[4] Chen, SC, Wan, CC, & Wang, YY (2005). "Termička analiza litijum{8}}jonskih baterija tokom -pražnjenja velike brzine."Journal of Power Sources, 140(1), 111–124.
[5] Linden, D., & Reddy, TB (2010).Lindenov priručnik za baterije, 4. izd. McGraw{2}}Hill Education.
[6]Andrea, D. (2010).Sistemi upravljanja baterijama za velike litijum{0}}jonske baterije. Artec House.
[7] Zhang, SS, et al. (2003). "Niskotemperaturne performanse Li- ionskih ćelija i formulacija elektrolita."Journal of Power Sources, 115(1), 137–140.
[8] Amine, K., et al. (2005). "Napredni -otapala za elektrolite visoke temperature za automobilske i industrijske litijumske ćelije."Elektrohemijska i čvrsta{0}}pisma, 8(8), A429.
[9] Ujedinjene nacije. (2023).Preporuke UN o transportu opasnih materija: Priručnik za ispitivanja i kriterijume, 8. revidirano izdanje, odjeljak 38.3.
[10] Underwriters Laboratories. (2020).UL 1642: Standard za litijumske baterije.
[11] Underwriters Laboratories. (2021).UL 2054: Standard za kućne i komercijalne baterije.
[12]Međunarodna elektrotehnička komisija. (2017).IEC 62133-2: Sekundarne ćelije i baterije koje sadrže alkalne ili druge ne-kiseline elektrolite - Sigurnosni zahtjevi za prijenosne zatvorene sekundarne litijumske ćelije i baterije.
[13]Evropska unija. Direktiva 2011/65/EU (RoHS 2) i Uredba (EC) br.. 1907/2006 (REACH).
