ความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพาที่มีขนาดเล็กลงเบาและมีประสิทธิภาพมากขึ้นขึ้นอยู่กับความก้าวหน้าใน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (li-ion) เทคโนโลยี. การออกแบบชุดแบตเตอรี่สำหรับอุปกรณ์ที่ทันสมัยต้องใช้ความหนาแน่นของพลังงานความปลอดภัยความปลอดภัยขนาดน้ำหนักต้นทุนและการปฏิบัติตามกฎระเบียบ
มิติแบตเตอรี่และข้อ จำกัด ด้านน้ำหนัก
ชุดแบตเตอรี่ขนาดใหญ่มักจะให้กระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้นสำหรับระยะเวลาที่ยาวขึ้น
อย่างไรก็ตามอุปกรณ์พกพาต้องเผชิญกับข้อ จำกัด ด้านน้ำหนักและพื้นที่ซึ่งทำให้ผู้ผลิตต้องออกแบบแพ็คน้ำหนักเบาที่ยังคงให้พลังงานที่สำคัญ
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีอยู่ในรูปแบบต่าง ๆ สำหรับอุปกรณ์เหล่านี้รวมถึง ทรงกระบอก, ปริซึมและเซลล์โพลีเมอร์กระเป๋า
เซลล์ทรงกระบอก (เช่น 18650, 26650, 21700)
เซลล์ทรงกระบอกนั้นมีการผลิตที่เป็นผู้ใหญ่พลังงานที่เฉพาะเจาะจงสูง (200-260 wh/kg) การจัดการความร้อนที่ยอดเยี่ยมและความคุ้มค่า แต่รูปร่างที่เข้มงวดของพวกเขาจำกัดความหนาแน่นของพลังงานปริมาตร (500-600 wh/l) และความยืดหยุ่นในการออกแบบ
การรวมเซลล์หลายเซลล์เพิ่มความซับซ้อนและพื้นที่ที่ไม่มีประสิทธิภาพ พวกเขามักใช้ในอุปกรณ์การแพทย์แบบพกพาเครื่องมือเชิงพาณิชย์และการทหารมือถือและเครื่องมือไฟฟ้า
เซลล์ปริซึม
เซลล์ปริซึมมีปลอกรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้าและโดยทั่วไปจะให้ความหนาแน่นของพลังงานปริมาตรที่สูงขึ้น (600-700 wh/l) กว่าเซลล์ทรงกระบอกเนื่องจากการใช้พื้นที่ที่ดีขึ้น
พวกเขามีความยืดหยุ่นในการออกแบบระดับกลาง แต่อาจมีพลังงานเฉพาะที่ต่ำกว่าเล็กน้อย (160-220 wh/kg) และต้นทุนที่สูงขึ้นต่อ kWh การจัดการความร้อนอาจเป็นสิ่งที่ท้าทายมากขึ้น
เซลล์พอลิเมอร์ (เซลล์กระเป๋า)
เซลล์พอลิเมอร์มีปลอกอลูมิเนียมลามิเนตที่ยืดหยุ่นและความหนาแน่นของพลังงานปริมาตรสูง (600-800 WH/L) ทำให้เหมาะสำหรับรูปร่างบางหรือผิดปกติ
พวกเขาเสนออัตราส่วนน้ำหนักต่อความจุที่ดี (250-300 WH/kg) แต่ขาดความแข็งแกร่งเชิงกลต้องการการสนับสนุนโครงสร้างที่แข็งแกร่ง
ความท้าทายรวมถึงการจัดการความร้อนและต้นทุนการผลิต เซลล์เหล่านี้มักจะใช้ในอุปกรณ์พกพาเช่นอุปกรณ์สวมใส่อุปกรณ์การแพทย์โดรนแล็ปท็อปและแท็บเล็ต
ข้อ จำกัด ชั่วโมงวัตต์
พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญคือความจุพลังงานทั้งหมดวัดเป็นวัตต์ชั่วโมง (wh = แรงดันไฟฟ้า * แอมป์ชั่วโมง) การเพิ่ม WH ขยายรันไทม์ แต่ยังเพิ่มขนาดน้ำหนักและค่าใช้จ่าย
กฎระเบียบด้านความปลอดภัยกำหนดข้อ จำกัด ที่เข้มงวดสำหรับ WH สำหรับการเดินทางทางอากาศ: เซลล์ต่ำกว่า 20 WH และ ชุดแบตเตอรี่ ต่ำกว่า 100 WH ได้รับอนุญาตโดยไม่มีข้อ จำกัด
แพ็คระหว่าง 100-160 w wh ต้องได้รับการอนุมัติจากสายการบินโดยมีค่าสูงสุดสองต่อผู้โดยสารหรืออะไหล่ แพ็คมากกว่า 160 WH มักจะถูกแบนเป็นพกพา กฎระเบียบเหล่านี้ส่งผลกระทบต่อพลังงานสูงสุดที่มีอยู่สำหรับ ultraportables ประสิทธิภาพสูงเช่นแล็ปท็อปพรีเมี่ยม
ตัวเลือกการออกแบบการชาร์จ
การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนต้องใช้พารามิเตอร์เฉพาะ
ซึ่งแตกต่างจากแบตเตอรี่อื่น ๆ พวกเขาต้องการเครื่องชาร์จเฉพาะเนื่องจากการออกแบบการออกแบบของผู้ผลิตที่มีผลต่อการตั้งค่าปัจจุบันและแรงดันไฟฟ้า
ด้วยความต้านทานที่ต่ำกว่าเซลล์ลิเธียมไอออนจึงเปิดใช้งานการชาร์จได้เร็วขึ้นดังนั้นเครื่องชาร์จจะต้องส่งกระแสที่ถูกต้องโดยไม่ต้องชาร์จมากเกินไปหรือต่ำเกินไป ตัวชาร์จที่กำหนดเองสำหรับชุดแบตเตอรี่เฉพาะเป็นที่ต้องการมากกว่ารุ่นนอกชั้นวาง
การออกแบบ BMS
ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ปกป้องแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจากปัญหาเช่นอุณหภูมิสูงการชาร์จมากเกินไปการชาร์จและ หนีความร้อน- กฎระเบียบได้รับคำสั่งการติดตั้ง BMS สำหรับทุกคน แบตเตอรี่ที่ใช้ลิเธียมรวมถึงอุปกรณ์พกพา
สำหรับแบบพกพาคุณสมบัติ BMS รวมถึงการตรวจสอบอุณหภูมิการจัดการมากเกินไปและการจัดการการปล่อยและการวินิจฉัยข้อผิดพลาด
การทำงานร่วมกันเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการสื่อสารสภาพแบตเตอรี่ในเครือข่ายและระบบคอนโทรลเลอร์
คุณสมบัติพิเศษที่แนบมา
ความปลอดภัยเป็นสิ่งสำคัญสำหรับอุปกรณ์พกพาโดยใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แบตเตอรี่เหล่านี้จะต้องได้รับการปกป้องจากการเจาะและความเสียหายหากอุปกรณ์ถูกทิ้งหรือผิดพลาด
การป้องกันวงจรเช่นอุปกรณ์สัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวกโพลีเมอร์ (PPTC) สามารถปกป้องวงจรในระหว่างการขนส่งและการขนส่ง
สิ่งที่แนบมายังป้องกันแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจากแรงกระแทกและการสั่นสะเทือนในขณะที่ช่วยให้การระบายก๊าซและการกระจายความร้อน
ผู้ผลิตมีตัวเลือกสิ่งที่แนบมาต่าง ๆ รวมถึงการห่อหุ้ม, พลาสติกที่เกิดจากสุญญากาศและพลาสติกฉีดยาฉีดซึ่งผ่านการทดสอบความปลอดภัยเพื่อให้แน่ใจว่ามีความทนทานและความน่าเชื่อถือ
กฎระเบียบพกพา
กฎการขนส่งสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้กับอุปกรณ์พกพาและไม่สามารถพกพาได้
แบตเตอรี่ลิเธียมทั้งหมดจะต้องรวม บีเอ็มเอส ส่วนประกอบไม่ว่าจะจัดส่งแยกหรือติดตั้ง พวกเขาถูก จำกัด ให้สูงสุด 100 วัตต์ชั่วโมงเว้นแต่ได้รับการอนุมัติจากผู้ให้บริการ อุปกรณ์พกพาต้องการการทดสอบความปลอดภัยและการรับรอง
เริ่มตั้งแต่เดือนมกราคม 2569 แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่จัดส่งเพียงอย่างเดียวจะต้องมีสถานะของการชาร์จ (SOC) 30% หรือน้อยกว่า นอกจากนี้บรรจุภัณฑ์สำหรับการจัดส่งที่ไม่ได้ระบุจะต้องเป็นไปตามการทดสอบสแต็ก 3 เมตร 0 เมตรหากมีแบตเตอรี่ภายในหรือเต็มไปด้วยอุปกรณ์
บทสรุป
การออกแบบชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับอุปกรณ์พกพาขึ้นอยู่กับความต้องการของอุปกรณ์มาตรฐานอุตสาหกรรม (เช่นสำหรับการใช้งานทางการแพทย์หรือการทหาร) และกฎระเบียบที่จำเป็น อัน ผู้ผลิตชุดแบตเตอรี่ที่กำหนดเอง เช่นเดียวกับแบตเตอรี่ HOLO สามารถช่วยกำหนดเทคโนโลยีและคุณสมบัติที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าแบตเตอรี่ของคุณทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพยังคงเชื่อถือได้และปลอดภัย
