Cererea din ce în ce mai mare pentru electronice portabile mai mici, mai ușoare și mai puternice depinde de avansările în Baterie litiu-ion (li-ion) tehnologie. Proiectarea pachetelor de baterii pentru dispozitive moderne necesită echilibrarea densității energiei, siguranței, dimensiunii, greutății, costurilor și conformității reglementărilor.
Dimensiunea pachetului de baterii și limitările greutății
Pachetele de baterii mai mari oferă de obicei un curent mai mare pentru durate mai lungi.
Cu toate acestea, dispozitivele portabile se confruntă cu greutatea și limitările de spațiu, necesitând producătorilor să proiecteze pachete ușoare care încă oferă o putere substanțială.
Bateriile cu litiu-ion sunt disponibile în diferite formate pentru aceste dispozitive, inclusiv Cilindric, prismatic, și celulele polimerice de pungă.
Celule cilindrice (de exemplu, 18650, 26650, 21700)
Celulele cilindrice sunt cu fabricare matură, energie specifică ridicată (200-260 WH/kg), gestionare termică excelentă și rentabilitate. Dar forma lor rigidă limitează densitatea volumetrică a energiei (500-600 WH/L) și flexibilitatea proiectării.
Integrarea mai multor celule adaugă complexitate și spațiu ineficient. Sunt utilizate în mod obișnuit în dispozitive medicale portabile, instrumente comerciale și militare de mână și unelte electrice.
Celule prismatice
Celulele prismatice au o carcasă dreptunghiulară și oferă, de obicei, o densitate de energie volumetrică mai mare (600-700 WH/L) decât celulele cilindrice datorită utilizării mai bune a spațiului.
Au flexibilitate intermediară de proiectare, dar pot avea o energie specifică ușor mai mică (160-220 WH/kg) și un cost mai mare pe kWh. Managementul termic poate fi, de asemenea, mai dificil.
Celulele polimerice (celulele pungii)
Celulele polimerice au carcase flexibile de laminare din aluminiu și densitate ridicată de energie volumetrică (600-800 WH/L), ceea ce le face potrivite pentru forme subțiri sau neregulate.
Acestea oferă un raport bun de greutate-capacitate (250-300 WH/kg), dar nu au o rigiditate mecanică, care are nevoie de un sprijin structural puternic.
Provocările includ gestionarea termică și costurile de fabricație. Aceste celule sunt adesea utilizate în dispozitive portabile, cum ar fi purtabile, echipamente medicale, drone, laptopuri și tablete.
Limitări de oră Watt
Un parametru cheie de proiectare este capacitatea de energie totală, măsurată în watt-ore (WH = tensiune * AMP-ore). Creșterea WH se extinde timpul de rulare, dar crește și dimensiunea, greutatea și costurile.
Reglementările de siguranță impun limite stricte pentru WH pentru călătoriile aeriene: celule sub 20 WH și pachete de baterii Sub 100 Wh sunt permise fără restricții.
Pachetele între 100-160 WH necesită aprobarea companiei aeriene, cu maximum două pe pasager sau piese de schimb. Pachetele de peste 160 WH sunt de obicei interzise ca transport. Aceste reglementări afectează semnificativ energia maximă disponibilă pentru ultraportabile de înaltă performanță, cum ar fi laptopurile premium.
Opțiuni de proiectare de încărcare
Încărcarea bateriilor cu ioni de litiu necesită parametri specifici.
Spre deosebire de alte baterii, acestea au nevoie de încărcătoare dedicate din cauza variațiilor de proiectare a producătorului care afectează setările de curent și tensiune.
Cu o rezistență mai mică, celulele cu ioni de litiu permit încărcarea mai rapidă, astfel încât încărcătoarele trebuie să livreze curentul corect fără a se supraîncărca sau a se încheia. Încărcătoarele personalizate pentru pachetele de baterii specifice sunt preferate pe modelele off-the-raft.
Proiecte BMS
Sistemele de gestionare a bateriilor (BMS) protejează bateriile cu ioni cu litiu de probleme precum temperaturi ridicate, supraîncărcare, subaliere și fuga termică. Reglementările Mandate Instalarea BMS pentru toți Baterii pe bază de litiu, inclusiv dispozitive portabile.
Pentru portabile, caracteristicile BMS includ monitorizarea temperaturii, supraîncărcarea și gestionarea descărcării și diagnosticul de eroare.
Interoperabilitatea este, de asemenea, esențială pentru comunicarea stării bateriei în rețele și sisteme de controler.
Caracteristici speciale pentru incintă
Siguranța este crucială pentru dispozitivele portabile folosind baterii cu litiu-ion. Aceste baterii trebuie protejate de puncte și daune dacă dispozitivul este aruncat sau manipulat greșit.
Protecția circuitului, cum ar fi dispozitivele polimerice de temperatură pozitivă (PPTC), poate proteja circuitele în timpul transportului și transportului.
Carcile protejează, de asemenea, bateriile cu ioni de litiu de șocuri și vibrații, permițând în același timp aerisirea gazelor și disiparea căldurii.
Producătorii oferă diverse opțiuni de incintă, inclusiv învelișuri de contracție, plastic format în vid și plastic turnat prin injecție, care suferă de testare a picăturilor de siguranță pentru a asigura durabilitatea și fiabilitatea.
Reglementări de portabilitate
Reglementările de transport pentru bateriile cu ioni de litiu se aplică atât dispozitivelor portabile, cât și non-portabile.
Toate bateriile de litiu trebuie să includă BMS componente, fie că sunt expediate separat sau instalate. Acestea sunt limitate la maximum 100 de watt-ore, cu excepția cazului în care sunt aprobate de transportator. Dispozitivele portabile necesită teste de siguranță și certificare.
Începând cu ianuarie 2026, bateriile cu ioni de litiu expediate singure trebuie să aibă o stare de încărcare (SOC) de 30% sau mai puțin. În plus, ambalajele pentru transportul de nespecificare trebuie să îndeplinească testul de stivă de 3.
Concluzie
Proiectarea pachetelor de baterii cu ioni cu litiu pentru dispozitive portabile depinde de nevoile dispozitivului, de standardele industriei (cum ar fi cele pentru uz medical sau militar) și de reglementările necesare. O Producător de pachete personalizate La fel ca bateria Holo poate ajuta la determinarea tehnologiei și caracteristicilor potrivite pentru a vă asigura că bateria dvs. funcționează eficient, rămâne fiabilă și este în siguranță.
