Naraščajoče povpraševanje po manjši, lažji in zmogljivejši prenosni elektroniki je odvisno od napredka v Litij-ionska (li-ionska) baterija tehnologija. Oblikovanje baterijskih sklopov za sodobne naprave zahteva uravnoteženje gostote energije, varnosti, velikosti, teže, stroškov in skladnosti z zakonodajo.
Omejitve velikosti in teže baterije
Večji paketi baterij običajno oddajajo večji tok za daljša obdobja.
Vendar pa se prenosne naprave soočajo z omejitvami teže in prostora, zaradi česar morajo proizvajalci oblikovati lahke pakete, ki še vedno zagotavljajo znatno moč.
Litij-ionske baterije so na voljo v različnih oblikah za te naprave, vključno z cilindrični, prizmatičniin vrečke iz polimernih celic.
Cilindrične celice (npr. 18650, 26650, 21700)
Cilindrične celice imajo zrelo proizvodnjo, visoko specifično energijo (200-260 Wh/kg), odlično toplotno upravljanje in stroškovno učinkovitost. Toda njihova toga oblika omejuje volumetrično gostoto energije (500–600 Wh/L) in prilagodljivost zasnove.
Integracija več celic doda kompleksnost in neučinkovit prostor. Običajno se uporabljajo v prenosnih medicinskih napravah, ročnih komercialnih in vojaških orodjih ter električnih orodjih.
Prizmatične celice
Prizmatične celice imajo pravokotno ohišje in običajno ponujajo višjo volumetrično gostoto energije (600-700 Wh/L) kot cilindrične celice zaradi boljše izkoriščenosti prostora.
Imajo vmesno konstrukcijsko prilagodljivost, vendar imajo lahko nekoliko nižjo specifično energijo (160–220 Wh/kg) in višjo ceno na kWh. Tudi termično upravljanje je lahko zahtevnejše.
Polimerne celice (vrečaste celice)
Polimerne celice imajo fleksibilno ohišje iz aluminijastega laminata in visoko volumetrično energijsko gostoto (600-800 Wh/L), zaradi česar so primerne za tanke ali nepravilne oblike.
Ponujajo dobro razmerje med težo in zmogljivostjo (250–300 Wh/kg), vendar nimajo mehanske togosti, zato potrebujejo močno strukturno podporo.
Izzivi vključujejo toplotno upravljanje in proizvodne stroške. Te celice se pogosto uporabljajo v prenosnih napravah, kot so nosljivi izdelki, medicinska oprema, brezpilotna letala, prenosni računalniki in tablice.
Omejitve vatnih ur
Ključni konstrukcijski parameter je skupna energetska zmogljivost, merjena v vatnih urah (Wh = napetost * amperske ure). Povečanje Wh podaljša čas delovanja, hkrati pa poveča velikost, težo in stroške.
Varnostni predpisi določajo stroge omejitve Wh za letalski prevoz: celice pod 20 Wh in baterijski paketi pod 100 Wh so dovoljene brez omejitev.
Za pakete med 100 in 160 Wh je potrebna odobritev letalske družbe, največ dva na potnika ali rezervni deli. Paketi nad 160 Wh so običajno prepovedani kot ročna prtljaga. Ti predpisi znatno vplivajo na največjo razpoložljivo energijo za visoko zmogljive ultraprenosnike, kot so vrhunski prenosniki.
Možnosti zasnove polnjenja
Polnjenje litij-ionskih baterij zahteva posebne parametre.
V nasprotju z drugimi baterijami potrebujejo namenske polnilnike zaradi različic proizvajalca, ki vplivajo na nastavitve toka in napetosti.
Litij-ionske celice z manjšim uporom omogočajo hitrejše polnjenje, zato morajo polnilniki zagotavljati ustrezen tok brez prekomernega ali premajhnega polnjenja. Polnilniki po meri za posebne pakete baterij imajo prednost pred standardnimi modeli.
BMS Designs
Sistemi za upravljanje baterij (BMS) ščitijo litij-ionske baterije pred težavami, kot so visoke temperature, prenapolnjenost, prenizko polnjenje in toplotni beg. Predpisi zahtevajo namestitev BMS za vse baterije na osnovi litija, vključno s prenosnimi napravami.
Pri prenosnikih funkcije BMS vključujejo spremljanje temperature, upravljanje prekomernega polnjenja in praznjenja ter diagnozo napak.
Interoperabilnost je bistvena tudi za sporočanje stanja baterije prek omrežij in sistemov krmilnikov.
Posebne lastnosti ohišja
Varnost je ključnega pomena za prenosne naprave, ki uporabljajo litij-ionske baterije. Te baterije je treba zaščititi pred vbodi in poškodbami, če naprava pade na tla ali se z njo nepravilno ravna.
Zaščita tokokroga, tako kot naprave s polimernim pozitivnim temperaturnim koeficientom (PPTC), lahko varuje tokokroge med pošiljanjem in transportom.
Ohišja tudi ščitijo litij-ionske baterije pred udarci in tresljaji, hkrati pa omogočajo odvajanje plina in odvajanje toplote.
Proizvajalci ponujajo različne možnosti ohišij, vključno s skrčljivo folijo, vakuumsko oblikovano plastiko in brizgano plastiko, ki so podvržena testiranju varnosti pri padcu, da se zagotovi vzdržljivost in zanesljivost.
Predpisi o prenosljivosti
Predpisi o prevozu litij-ionskih baterij veljajo za prenosne in neprenosne naprave.
Vse litijeve baterije morajo biti vključene BMS komponente, ne glede na to, ali so dobavljene ločeno ali nameščene. Omejeni so na največ 100 vatnih ur, razen če jih odobri prevoznik. Prenosne naprave zahtevajo varnostno testiranje in certificiranje.
Od januarja 2026 morajo imeti samostojne litij-ionske baterije stopnjo napolnjenosti (SoC) 30 % ali manj. Poleg tega mora embalaža za pošiljanje brez specifikacij izpolnjevati preskus zlaganja 3,0 metrov, če vsebuje baterije v napravah ali je pakirana z napravami.
Zaključek
Oblikovanje paketov litij-ionskih baterij za prenosne naprave je odvisno od potreb naprave, industrijskih standardov (kot so tisti za medicinsko ali vojaško uporabo) in potrebnih predpisov. A Proizvajalec baterij po meri kot je Holo Battery lahko pomaga določiti pravo tehnologijo in funkcije za zagotovitev, da vaša baterija deluje učinkovito, ostane zanesljiva in varna.
