Bateriile sunt unitățile de stocare a energiei multor dispozitive pe care le întâlnim în fiecare zi; acestea sunt disponibile în diferite forme, dimensiuni, parametri și forme. În mod obișnuit, le puteți găsi în automobile, surse de alimentare de rezervă, dispozitive mobile, laptopuri, iPad-uri și multe alte dispozitive electronice portabile. Dar nu toate dispozitivele pot folosi același tip de baterie; fiecare dispozitiv are propriile sale specificații și cerințe de alimentare și veți avea nevoie de un ghid de selectare a bateriei pentru a alege bateria potrivită pentru aplicația dvs. Deci, în acest articol vom analiza factori de luat în considerare la selectarea unei baterii pentru următorul dvs. proiect de produs electronic. Dacă sunteți complet noutăți despre baterii, este recomandat să citiți acest articol despre tipurile de baterii și aplicațiile acestora pentru a înțelege elementele de bază ale bateriei înainte de a continua mai departe.

Factori care trebuie luați în considerare la alegerea unei baterii

In timp ce alegerea unei baterii pentru aplicația dvs. trebuie să știți despre parametrii importanți implicați în funcționarea sa. Realitatea despre baterie este că nu există un tip comun de baterie pentru toate aplicațiile, deoarece nici o baterie nu este perfectă. Dacă doriți să utilizați un parametru al bateriei, ar trebui să puteți gestiona epuizarea altor parametri. De exemplu, dacă doriți ca bateria dvs. să furnizeze multă energie pentru aplicația dvs., rezistența internă a celulei ar trebui redusă la minimum, ceea ce este posibil doar prin creșterea suprafeței electrodului. Acest lucru crește, de asemenea, componentele inactive, cum ar fi colectoarele de curent și ajutorul conductiv, astfel încât densitatea energiei este schimbată pentru a câștiga energie. Pentru a oferi exact ceea ce doriți în aplicația dvs., trebuie să renunțați la ceva pentru a-l câștiga pe celălalt într-o baterie. parametrii importanți ai bateriei sunt date în următoarea imagine.

următorul

Acum, să analizăm fiecare parametrul bateriei pe scurt pentru a-i înțelege importanța și impactul asupra performanța bateriei în timpul operației.

Baterii reîncărcabile/nereîncărcabile

Este posibil să nu existe prea multe confuzii în alegerea dintre o baterie primară și secundară, trebuie să știți doar dacă doriți ca bateria să fie utilizată o dată sau de mai multe ori. baterie primară (Non-reîncărcabilă) poate fi folosit pentru utilizări ocazionale precum jucării, lanterne, alarmă de fum etc. De asemenea, sunt utilizate în dispozitive în care încărcarea nu este posibilă, cum ar fi stimulatoare cardiace, ceasuri de mână și aparate auditive. Baterii secundare (reîncărcabile) poate fi utilizat în aplicațiile în care este nevoie de o sursă de alimentare obișnuită, cum ar fi telefoane mobile, laptopuri, automobile etc. Bateriile secundare au întotdeauna un rata de auto-descărcare mai mare în comparație cu bateriile primare care sunt un fapt ignorant datorită capacității sale de a fi reîncărcate.

Disponibilitatea spațiului

Bateriile sunt disponibile în diverse forme și dimensiuni cum ar fi celulele buton, celulele cilindrice, celulele pungă și celulele prismatice. dimensiunea bateriei contează cu adevărat pentru a vă face dispozitivul ușor portabil. Dimensiunile standard disponibile sunt bateriile AA, AAA și 9V potrivite pentru dispozitivele portabile. În mod obișnuit, bateriile cu litiu (tip pungă) sunt preferate în aplicațiile în care există mai puțin spațiu, dar este nevoie de mai multă energie. Dacă puterea necesară este mai mică, atunci pot fi luate în considerare și celulele monede, deoarece acestea sunt foarte compacte și cel mai mic dintre tipurile de baterii.

Tensiunea de operare a sistemului

voltajul bateriei este una dintre cele mai importante caracteristici ale bateriei, care este determinată pe baza electrodului și electrolitului utilizat (reacție chimică). Există o concepție greșită obișnuită conform căreia o baterie complet descărcată va avea 0V, în mod clar nu este cazul niciunei baterii. De fapt, dacă o baterie citește 0V, probabil că este moartă. Tensiunea de ieșire a unei baterii trebuie să fie întotdeauna citită între nivelul său nominal de tensiune.

Bateria de zinc-carbon și bateria de hidrură de nichel-metal utilizează apa ca electrolit și furnizează un tensiune nominală de 1,2V la 2V, întrucât bateriile pe bază de litiu utilizează electroliți organici care pot furniza un tensiune nominală de 3,2 la 4V. Majoritatea echipamentelor electronice funcționează în domeniul tensiunii de 3V. Dacă utilizați o baterie pe bază de litiu, o baterie cu o singură celulă va fi suficientă pentru a utiliza echipamentul. Nu uitați că tensiunea bateriei nu va fi stabilă și va varia între o valoare minimă și o valoare maximă pe baza capacității disponibile în baterie. Această valoare minimă și maximă a fiecărei baterii este prezentată mai jos.

Dacă circuitul dvs. funcționează la 5V și îl alimentați cu o baterie cu litiu, atunci tensiunea nominală va fi doar de 3,2V la 4V. În aceste cazuri, circuitele convertorului boost sunt utilizate pentru a converti tensiunea bateriei la 5V necesară circuitului. Dacă tensiunea de funcționare este foarte mare, cum ar fi 24V sau 12V, atunci puteți folosi o baterie de plumb-acid de 12V sau dacă aveți nevoie de o densitate mare de putere, puteți combina mai multe celule de litiu în serie pentru a crește tensiunea de ieșire rezultată.

Temperatura de Operare

performanța bateriei poate fi schimbat dramatic de temperatură, de exemplu, bateria care funcționează cu electroliți apoși nu poate fi utilizată în condiții de temperatură sub 0 ° C deoarece electrolitul apos ar putea să se înghețe sub 0 ° C, în același mod, bateriile pe bază de litiu poate funcționa până la -40 ° C, dar performanța poate scădea.

Bateriile litiu-ion au o rată maximă de încărcare între intervalele de temperatură de la aproximativ 20 ° C la 45 ° C. Dacă doriți să încărcați dincolo de acest interval de temperatură, trebuie utilizat curent/tensiune mai scăzut, acest lucru va duce la un timp de încărcare mai mare. Dacă temperatura scade sub 5 ° C sau 10 ° C placare cu dendrit de litiu se va forma în electrolit, care trebuie prevenit prin încărcarea cu picături.

Capacitatea bateriei - Putere și energie

Puterea bateriei determină durata de funcționare a unei baterii. Puterea/capacitatea bateriei este exprimată în Watt-ore (Wh). Watt-ora este calculată prin înmulțirea tensiunii bateriei (V) cu cantitatea de curent pe care o baterie o poate furniza pentru o anumită perioadă de timp. Tensiunea bateriei este aproape fixă, iar curentul pe care o poate furniza o baterie este imprimat pe baterie, exprimat în Evaluare pe ore ampere (Ah sau mAh).

Luați în considerare o baterie de 5V cu capacitate de 2 Amp-oră (Ah), prin urmare are o putere de 10Wh. O baterie cu capacitatea de 2Ah poate livra 2 Amp timp de o oră sau 0,2A timp de 10 ore sau 0,02A (20mA) timp de 100 de ore. Producătorii de baterii specifică întotdeauna capacitatea la un anumit moment rata de descărcare, temperatura și tensiunea de întrerupere, unde capacitatea depinde întotdeauna de toți cei trei factori.

Capacitatea unei baterii ne va spune câtă putere poate furniza unei aplicații. De exemplu, luați în considerare o baterie auto de 12V, 10Ah, capacitatea reală a bateriei este de 120Wh (12V x 10Ah), dar într-o baterie de laptop de 3,6V care are aceeași disipare de 10Ah va avea o capacitate de 36Wh (3,6Vx 10Ah) . Din exemplu, puteți vedea chiar dacă au același Ah, puterea pe care o poate stoca o baterie de mașină este de trei ori mai mare decât o baterie de laptop.

Imaginea următoare vă va oferi mai multă claritate cu privire la modul în care capacitatea bateriei diferă în diferite tipuri de baterii.

Bateriile cu putere mare furnizează întotdeauna un capacitate de descărcare mai rapidă la rate mari de scurgere, cum ar fi sculele electrice sau aplicațiile pentru baterii de pornire auto, majoritatea bateriilor de mare putere vor avea o densitate de energie scăzută.

Chimia bateriei

În acest moment ați fi înțeles că toate proprietățile unei baterii depind întotdeauna de chimia implicată în baterie, deci ar trebui să fiți mai conștient în timp ce alegeți tipul de baterie. Pe baza chimiei implicate în operațiune, bateriile sunt clasificate ca baterii de plumb acid, baterii alcaline, baterii Ni-Cad (nichel cadmiu), baterii Ni-MH (hidrură metalică de nichel), Li-Ion (litiu-ion) și Baterii LiPoly (litiu polimer)

Costul bateriei

În majoritatea produselor electronice portabile, bateria va fi una dintre articolele scumpe din Lista materialelor (BOM), prin urmare, de cele mai multe ori va afecta costul total al aplicațiilor dvs. electronice. Prin urmare, ar trebui să vă cunoașteți nevoile și bugetul pentru produsul dvs. și apoi să alegeți bateria potrivită pentru produsul dvs.

Termen de valabilitate

Nu toate bateriile sunt utilizate imediat după fabricație, ele rămân pe raft mult timp înainte de a fi utilizate. Perioada de valabilitate a unei baterii vă arată cât timp o baterie poate fi păstrată nefolosită. Perioada de valabilitate este considerată mai ales ca un fapt în bateriile primare doar deoarece bateriile secundare pot fi reîncărcate ori de câte ori sunt utilizate. De exemplu, într-un sistem de sirene de alarmă de incendiu, bateria ar putea sta acolo în repaus timp de ani de zile înainte de a detecta un incendiu și de a declanșa alarma. Deci, trebuie să aveți grijă ca bateria să-și păstreze performanța chiar dacă este menținută neutilizată pentru o lungă perioadă de timp.

Ce baterie ar trebui să aleg?

Acum, că am analizat parametrii pe care ar trebui să îi luați în considerare înainte de a alege bateria pentru o aplicație electronică portabilă, să analizăm cazurile obișnuite ale alegerii bateriei. Rețineți că acestea sunt doar sfaturi și nu reguli scrise.