Den økende etterspørselen etter mindre, lettere og kraftigere bærbar elektronikk avhenger av fremskritt i Litium-ion (Li-ion) batteri teknologi. Å designe batteripakker for moderne enheter krever balansering av energitetthet, sikkerhet, størrelse, vekt, kostnad og overholdelse av forskrifter.
Batteripakke dimensjon og vektbegrensninger
Større batteripakker leverer vanligvis høyere strøm for lengre varighet.
Imidlertid møter bærbare enheter vekt og rombegrensninger, og krever at produsenter designer lette pakker som fremdeles gir betydelig kraft.
Litium-ion-batterier er tilgjengelige i forskjellige formater for disse enhetene, inkludert sylindrisk, prismatisk, og posepolymerceller.
Sylindriske celler (f.eks. 18650, 26650, 21700)
Sylindriske celler er med moden produksjon, høy spesifikk energi (200-260 WH/kg), utmerket termisk styring og kostnadseffektivitet. Men deres stive form begrenser volumetrisk energitetthet (500-600 WH/L) og designfleksibilitet.
Integrering av flere celler tilfører kompleksitet og ineffektivt rom. De brukes ofte i bærbare medisinske utstyr, håndholdte kommersielle og militære verktøy og elektroverktøy.
Prismatiske celler
Prismatiske celler har et rektangulært foringsrør og tilbyr vanligvis høyere volumetrisk energitetthet (600-700 WH/L) enn sylindriske celler på grunn av bedre romutnyttelse.
De har mellomliggende designfleksibilitet, men kan ha litt lavere spesifikk energi (160-220 WH/kg) og høyere kostnad per kWh. Termisk styring kan også være mer utfordrende.
Polymerceller (posceller)
Polymerceller har fleksible aluminiumslaminathus og høy volumetrisk energitetthet (600-800 WH/L), noe som gjør dem egnet for tynne eller uregelmessige former.
De tilbyr et godt forhold mellom vekt-til-kapasitet (250-300 WH/kg), men mangler mekanisk stivhet, og trenger sterk strukturell støtte.
Utfordringene inkluderer termisk styring og produksjonskostnader. Disse cellene brukes ofte i bærbare enheter som wearables, medisinsk utstyr, droner, bærbare datamaskiner og nettbrett.
Watt timebegrensninger
En nøkkeldesignparameter er total energikapasitet, målt i Watt-timer (WH = spenning * amp-timer). Økende WH utvider kjøretid, men øker også størrelse, vekt og kostnad.
Sikkerhetsforskrifter pålegger strenge grenser for flyreiser: celler under 20 WH og batteripakker Under 100 WH er tillatt uten begrensninger.
Pakker mellom 100-160 WH krever godkjenning av flyselskaper, med maksimalt to per passasjer eller reservedeler. Pakker over 160 WH er vanligvis forbudt som gjennomføring. Denne forskriften påvirker den maksimale energien som er tilgjengelig for høy ytelse ultraportabeller som premium bærbare datamaskiner.
Lading av designalternativer
Lading av litium-ion-batterier krever spesifikke parametere.
I motsetning til andre batterier, trenger de dedikerte ladere på grunn av produsentens designvariasjoner som påvirker strøm- og spenningsinnstillinger.
Med lavere motstand muliggjør litium-ion-celler raskere lading, slik at ladere må levere riktig strøm uten overlading eller underlading. Tilpassede ladere for spesifikke batteripakker er å foretrekke fremfor hyllemodeller.
BMS Designs
Batteristyringssystemer (BMS) beskytter litium-ion-batterier mot problemer som høye temperaturer, overlading, underlading og termisk løping. Forskrifter mandat BMS -installasjon for alle litiumbaserte batterier, inkludert bærbare enheter.
For portabler inkluderer BMS -funksjoner temperaturovervåking, overlading og utslippsstyring og feildiagnose.
Interoperabilitet er også viktig for å kommunisere batteritilstand på tvers av nettverk og kontrollersystemer.
SPESIELLE FUNKSJONER
Sikkerhet er avgjørende for bærbare enheter ved bruk av litium-ion-batterier. Disse batteriene må beskyttes mot punkteringer og skader hvis enheten er droppet eller feilbehandlet.
Kretsbeskyttelse, som Polymeric Positive Temperature Coefficient (PPTC) enheter, kan ivareta kretsløp under frakt og transport.
Kabinetter beskytter også litium-ion-batterier mot sjokk og vibrasjoner mens de tillater gassventiler og varmeavledning.
Produsenter tilbyr forskjellige innkapslingsalternativer, inkludert krymping, vakuumformet plast og injeksjonsstøpt plast, som gjennomgår testing av sikkerhetsfall for å sikre holdbarhet og pålitelighet.
Portabilitetsforskrifter
Transportforskrifter for litium-ion-batterier gjelder både bærbare og ikke-bærbare enheter.
Alle litiumbatterier må inkludere BMS komponenter, enten de sendes separat eller installert. De er begrenset til maksimalt 100 wattimer med mindre de er godkjent av transportøren. Bærbare enheter krever sikkerhetstesting og sertifisering.
Fra januar 2026 må litium-ion-batterier som sendes alene ha en ladetilstand (SOC) på 30% eller mindre. I tillegg må emballasje for frakt for ikke-spesifikasjon oppfylle 3. 0 meter stabeltest hvis som inneholder batterier i eller pakket med enheter.
Konklusjon
Å designe litium-ion-batteripakker for bærbare enheter avhenger av enhetens behov, bransjestandarder (for eksempel for medisinsk eller militær bruk) og nødvendige forskrifter. EN Tilpasset batteripakkeprodusent Som Holo Battery kan bidra til å bestemme riktig teknologi og funksjoner for å sikre at batteripakken fungerer effektivt, forblir pålitelig og er trygt.
