Demanda por baterias personalizadas aumentou devido aos avanços em veículos elétricos, sistemas de energia renovável e eletrônicos portáteis. Essas soluções equilibram custo e desempenho para atender a diversas necessidades industriais, desde a ampliação da gama de veículos elétricos até a alimentação de dispositivos médicos.
Com o mercado global de baterias personalizadas projetado para crescer a uma CAGR de 10,5% (alcançando US$ 22,43 bilhões até 2033), é essencial compreender suas compensações econômicas. Este artigo explora como as opções de personalização, estratégias de marca e escolhas de materiais moldam a equação custo-desempenho.
Opções de personalização da bateria
Ao personalizar baterias, as preferências podem variar. Alguns podem escolher um pacote pronto com um BMS personalizado, enquanto outros podem preferir uma célula de bateria personalizada com um BMS padrão. Trata-se de encontrar o que funciona melhor para cada projeto.
A personalização da bateria envolve vários fatores, incluindo:
Seleção de Química Celular
A escolha da química da bateria determina as principais métricas de desempenho, como densidade de energia, estabilidade térmica e custos do ciclo de vida.
As baterias de íons de lítio dominam devido à sua alta densidade de energia e economia. As baterias de estado sólido oferecem melhor segurança, mas são caras. As baterias de chumbo-ácido e de fluxo atendem a aplicações de nicho que exigem produção de alta potência e curto prazo.
Conectores & montagem de fio
Aplicações de alta corrente exigem interconexões projetadas com precisão:
- Tipos de terminal: Conectores como o Anderson SB suportam 350A em EVs, enquanto a série MIL-DTL-38999 oferece blindagem EMI para o setor aeroespacial.
- Projeto do chicote de fios: A crimpagem automatizada mantém a resistência de contato abaixo de 0,5 mΩ, com áreas de seção transversal correspondentes às demandas de corrente (por exemplo, 50 mm² para 200A).
- Ciência dos materiais: O cobre niquelado reduz a oxidação e os cabos isolados com silicone suportam temperaturas de -40°C a 180°C.
Personalização apresenta modularidade – As baterias estruturais da Tesla usam barramentos soldados a laser para reduzir o peso em 10% em comparação com conexões aparafusadas.
A Holo Battery fabrica cabos personalizados com base nos projetos e especificações do cliente. Ajudamos na seleção de cabos e conectores, layout, técnicas de fabricação e CAD. Também oferecemos fabricação de curto prazo antes da produção em massa e cuidamos de todos os aspectos, incluindo soldagem, terminação, embalagem e testes.
Componentes BMS
Na Holo Battery, consideramos sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) vital para monitorar fatores-chave como tensão, corrente, temperatura e níveis de carga durante a operação. Nosso BMS se destaca por integrar tudo que você precisa, incluindo um medidor preciso de bateria e recursos de segurança. Usamos um microcontrolador para processar dados de nossos sensores e executar algoritmos especializados.
Ao colaborar com líderes do setor, criamos projetos que são seguros e econômicos.
Dispositivos de carregamento
Nossa solução completa de gerenciamento de energia utiliza nossa experiência em carregadores de bateria personalizados para manter seus dispositivos seguros.
Ao refinar o design das baterias e carregadores, os fabricantes podem aumentar as taxas de carga, determinar com precisão quando as baterias estão totalmente carregadas e interromper o carregamento no momento certo.
Temos ampla experiência com soluções personalizadas usando produtos da Texas Instruments, Microchip, Analog Devices, Seiko e muito mais para aumentar a velocidade e eficiência de carregamento e, ao mesmo tempo, prolongar a vida útil da bateria.
Circuitos integrados (ICs) de gerenciamento de energia
A segurança contra superaquecimento é importante para baterias de lítio.
Os circuitos de segurança primários gerenciam sobretensão, subtensão, sobrecorrente e temperaturas extremas. Projetos de alta qualidade geralmente incluem um circuito secundário para proteção adicional caso o primário falhe.
Os circuitos de proteção no Módulo de Circuito de Proteção (PCM) devem ser adaptados para aplicações específicas; PCMs prontos para uso são adequados apenas para protótipos de laboratório. O PCM faz parte do BMS, que monitora o estado, relata dados, equilibra células, protege a bateria e controla seu ambiente.
Aplicações avançadas usam circuitos integrados (ICs) com MOSFETs para comutar células de lítio em limites de corrente superiores e podem incorporar proteções não reinicializáveis em ambientes à prova de falhas.
Gabinetes & desabafar
Algumas baterias são instaladas internamente e requerem apenas um invólucro retrátil, enquanto outras são montadas externamente, servindo potencialmente como alça ou base.
O gabinete deve proteger as células e os componentes eletrônicos contra temperaturas extremas, água, umidade e vibração.
Aqui está o que você precisa saber sobre design e gerenciamento gabinetes de bateria personalizados.
Invólucros de plástico moldados por injeção são comumente usados para conjuntos de baterias, envolvendo a moldagem de múltiplas peças plásticas montadas com o conjunto e circuitos, seladas com cola, parafusos ou soldagem ultrassônica. Os custos podem ser reduzidos usando molduras de inserção para integrar tiras de interconexão e terminais.
O plástico retrátil ou plástico formado a vácuo é uma solução de embalagem simples para baterias pequenas, se incluído no produto final.
Alternativamente, baterias externas podem servir funções funcionais como alças ou bases. Nossa experiência em design aprimora a funcionalidade e ao mesmo tempo garante a conformidade com testes ambientais e de choque. Os efeitos térmicos devem ser considerados; as tolerâncias devem permitir um inchaço celular de até 10%.
Os gabinetes podem incluir orifícios de ventilação para dissipar calor ou gases de exaustão. Baterias intrinsecamente seguras evitam explosões em ambientes perigosos usando materiais específicos em seus invólucros e material de encapsulamento para preencher lacunas de ar.
Considerações sobre a marca da bateria
A marca é um fator crucial no custo versus desempenho de baterias personalizadas. As marcas de baterias variam de nível baixo a alto, com diferenças de preço baseadas no tipo de célula, química e eletrônica.
Os pacotes básicos oferecem eletrônicos padrão para carregamento e proteção, enquanto as opções mais sofisticadas incluem recursos avançados como medição de combustível, modo de espera e monitoramento do estado de saúde.
Os requisitos da aplicação impactam significativamente os custos e o desempenho; Indústrias como médica, aeroespacial e militar muitas vezes exigem recursos de segurança específicos regidos por padrões ou regulamentos.
Fatores de componentes e materiais
As personalizações podem envolver CIs, conectores, gabinetes e outros componentes, com escolhas de materiais impactando os custos. Por enquanto, os terminais de alumínio são leves e mais baratos, mas têm menor resistência e condutividade e são mais propensos à corrosão. Em contraste, os conectores banhados a cobre e ouro oferecem melhor condutividade, mas são mais pesados e mais caros.
Ao selecionar ICs, considere o perfil de cobrança e os requisitos da aplicação; tipos de carga (gotejamento, corrente/tensão constante, carregamento rápido) afetam os recursos e configurações de segurança.
A topologia do carregador depende da série da bateria, contagem de células, caminho de gerenciamento de energia, faixa de tensão de entrada e recursos de segurança.
Conclusão
É necessária uma extensa pesquisa para obter uma bateria personalizada devido aos diversos requisitos de aplicação e aos custos das marcas de bateria. Entenda o setor, as tendências dos componentes, os mercados de materiais e as capacidades dos fabricantes para identificar as personalizações disponíveis. Em seguida, entre em contato com um fabricante como a Holo Battery para aprender sobre novas tecnologias e materiais que podem aprimorar o design e, ao mesmo tempo, manter o orçamento acessível.
