A crescente demanda por eletrônicos portáteis menores, mais leves e mais poderosos depende de avanços em Bateria de íons de lítio (íons de lítio) tecnologia. Projetar bateria para dispositivos modernos requer equilíbrio de densidade de energia, segurança, tamanho, peso, custo e conformidade regulatória.
Dimensão da bateria e limitações de peso
As baterias maiores geralmente oferecem uma corrente mais alta para durações mais longas.
No entanto, os dispositivos portáteis ficam com o peso e as limitações do espaço, exigindo que os fabricantes projete pacotes leves que ainda fornecem energia substancial.
As baterias de íons de lítio estão disponíveis em vários formatos para esses dispositivos, incluindo cilíndrico, prismáticoe células poliméricas da bolsa.
Células cilíndricas (por exemplo, 18650, 26650, 21700)
As células cilíndricas estão com fabricação madura, alta energia específica (200-260 wh/kg), excelente gerenciamento térmico e custo-efetividade. Mas sua forma rígida limita a densidade de energia volumétrica (500-600 WH/L) e a flexibilidade do projeto.
A integração de várias células adiciona complexidade e espaço ineficiente. Eles são comumente usados em dispositivos médicos portáteis, ferramentas comerciais e militares portáteis e ferramentas elétricas.
Células prismáticas
As células prismáticas têm um invólucro retangular e geralmente oferecem maior densidade de energia volumétrica (600-700 WH/L) do que as células cilíndricas devido à melhor utilização do espaço.
Eles têm flexibilidade de projeto intermediário, mas podem ter energia específica ligeiramente menor (160-220 wh/kg) e um custo mais alto por kWh. O gerenciamento térmico também pode ser mais desafiador.
Células poliméricas (células da bolsa)
As células poliméricas têm invólucros de laminado de alumínio flexíveis e alta densidade de energia volumétrica (600-800 WH/L), tornando-as adequadas para formas finas ou irregulares.
Eles oferecem uma boa proporção de peso/capacidade (250-300 WH/kg), mas não têm rigidez mecânica, precisando de um forte suporte estrutural.
Os desafios incluem o gerenciamento térmico e os custos de fabricação. Essas células são frequentemente usadas em dispositivos portáteis, como wearables, equipamentos médicos, drones, laptops e comprimidos.
Limitações da hora da Watt
Um parâmetro de design-chave é a capacidade total de energia, medida em watt-horas (WH = tensão * amp-hora). O aumento do WH estende o tempo de execução, mas também aumenta o tamanho, o peso e o custo.
Os regulamentos de segurança impõem limites estritos ao WH para viagens aéreas: células abaixo de 20 WH e Bateria de bateria abaixo de 100 WH são permitidos sem restrições.
As embalagens entre 100-160 WH requerem aprovação da companhia aérea, com um máximo de dois por passageiro ou peças de reposição. Pacote com mais de 160 wh que normalmente são proibidos como devolução. Esses regulamentos afetam significativamente a energia máxima disponível para ultraportáveis de alto desempenho, como laptops premium.
Opções de design de carregamento
As baterias de íons de lítio de carregamento requer parâmetros específicos.
Ao contrário de outras baterias, elas precisam de carregadores dedicados devido às variações de design do fabricante que afetam as configurações de corrente e tensão.
Com menor resistência, as células de íons de lítio permitem carregamento mais rápido, de modo que os carregadores devem fornecer a corrente correta sem sobrecarregar ou submarcar. Os carregadores personalizados para baterias específicas são preferidas em modelos prontos para uso.
BMS Designs
Os sistemas de gerenciamento de bateria (BMS) protegem as baterias de íons de lítio de questões como altas temperaturas, sobrecarga, submarcagem e fuga térmica. Regulamentos exigem a instalação do BMS para todos baterias à base de lítio, incluindo dispositivos portáteis.
Para portáteis, os recursos do BMS incluem monitoramento de temperatura, sobrecarga e descarga de gerenciamento e diagnóstico de falhas.
A interoperabilidade também é essencial para a comunicação da condição da bateria entre redes e sistemas de controladores.
Recursos especiais do gabinete
A segurança é crucial para dispositivos portáteis usando baterias de íons de lítio. Essas baterias devem ser protegidas contra perfurações e danos se o dispositivo for descartado ou maltratado.
A proteção do circuito, como os dispositivos de coeficiente de temperatura positiva polimérica (PPTC), pode proteger os circuitos durante o transporte e o transporte.
Os gabinetes também protegem as baterias de íons de lítio de choques e vibrações, permitindo a ventilação do gás e a dissipação de calor.
Os fabricantes oferecem várias opções de gabinete, incluindo envoltório de encolhimento, plástico formado a vácuo e plástico moldado por injeção, que sofre testes de queda de segurança para garantir a durabilidade e a confiabilidade.
Regulamentos de Portabilidade
Os regulamentos de transporte para baterias de íons de lítio se aplicam a dispositivos portáteis e não portáveis.
Todas as baterias de lítio devem incluir BMS componentes, enviados separadamente ou instalados. Eles estão limitados a um máximo de 100 watts-horas, a menos que aprovado pela transportadora. Os dispositivos portáteis requerem testes e certificação de segurança.
A partir de janeiro de 2026, as baterias de íons de lítio enviadas sozinhas devem ter um estado de carga (SOC) de 30% ou menos. Além disso, a embalagem para remessa sem especificação deve atender ao teste de pilha de 3.
Conclusão
Projetar baterias de íons de lítio para dispositivos portáteis depende das necessidades do dispositivo, os padrões do setor (como os de uso médico ou militar) e regulamentos necessários. UM Fabricante de baterias personalizadas Como a bateria holo, pode ajudar a determinar a tecnologia e os recursos certos para garantir que a sua bateria funcione de maneira eficaz, permaneça confiável e é segura.
