תשובה מהירה
בחר אבלילת ליתיום פולימר מותאמת אישיתy כאשר המוצר שלך דורש גודל, צורה, עובי, מתח, קיבולת, קצב פריקה, מחבר או מערכת הגנה ספציפיים שסוללות סטנדרטיות לא יכולות לספק.
עבור פרויקט סוללות OEM/ODM, הגדר את הדרישות הבאות לפני בקשת הצעת מחיר:
ממדי סוללה מקסימליים
מתח נומינלי וקיבולת יעד
זרם רציף ושיא
זמן ריצה נדרש
טווח טמפרטורות הפעלה וטעינה
דרישות מחבר וחוט
דרישות PCM או BMS
אישורי יעד
כמות אב טיפוס
היקף ייצור שנתי משוער
לאחר מכן, יצרן הסוללות יכול להעריך את סוג התא המתאים, גורם הצורה, מערכת ההגנה, מבנה האריזה ותהליך הייצור.
1. מפרט מפתח עבור סוללת LiPo מותאמת אישית
RFQ שימושי לסוללה מותאמת אישית דורש הרבה יותר מידע מאשר מתח וקיבולת.
שתי סוללות עם אותו מתח וקיבולת נומינליים עשויים לדרוש שונות מאוד:
- ממדי התא
- עיצובי אלקטרודות
- יכולות פריקה
- מעגלי הגנה
- מדי חוטים
- מחברים
- מבנים מכניים
מאפייני טמפרטורה
לכן יש לשקול את המפרטים הבאים ביחד.
◄ 3.1 מידות סוללה
הגדר את מעטפת הסוללה המרבית הזמינה כ:
אורך × רוחב × עובי
השטח הפנוי צריך לכלול מרווח מספיק עבור מכלול הסוללות המלא, כולל:
- גוף התא
- PCM או BMS
- לשוניות סוללה
- חומרי בידוד
- חוטי עופרת
- מרווח מחבר
- מארז מכני, במידת הצורך
תאי פאוץ' יכולים לעלות בעובי במהלך-רכיבה ארוכת טווח כתוצאה משינויים מכניים ואלקטרוכימיים בתוך התא.
לתכנון-שלב מוקדם של המתחם, הרחבת עובי של כ8%–12%ניתן לשקול, אם כי יש לאשר את ההפרשה הסופית עבור העיצוב והיישום הספציפיים של התא [1].
◄ 3.2 מתח נומינלי
תאי פולימר ליתיום-סטנדרטיים משתמשים בדרך כלל בערך:
- מתח נומינלי: 3.7 וולט
- מתח טעינה מלא-: 4.2 וולט [2]
תאי LiPo-במתח גבוה עשויים להשתמש במגבלות טעינה גבוהות יותר כגון:
- 4.35 V
- 4.40 V
מתח הטעינה המדויק תלוי בכימיה התא ובמערכת האלקטרוליטים [3].
עבור מערכות הדורשות מתח גבוה יותר, ניתן לחבר מספר תאים בסדרה.
מתחי חבילה נומינליים טיפוסיים כוללים:
- 1S: כ-3.7 V
- 2S: כ-7.4 V
- 3S: כ-11.1 V
ניתן להשתמש בתצורות מקבילות כאשר נדרשת קיבולת כוללת גדולה יותר.
יש לבחור את תצורת הסוללה יחד עם ארכיטקטורת החשמל של המכשיר ומערכת הטעינה.
◄ 3.3 קיבולת סוללה
קיבולת הסוללה מצוינת בדרך כלל ב:
- mAh
- אה
עבור כימיה ומבנה סוללה נתון, נפח תאים זמין הוא אחד הגורמים העיקריים המגבילים את הקיבולת.
אם ממדי המוצר מוגבלים מאוד, ייתכן שמהנדסים יצטרכו לאזן בין:
- זמן ריצה יעד
- עובי סוללה
- זרם פריקה
- מתח הפעלה
- צריכת חשמל של המוצר
עבור אותם ממדים פיזיים,גָבוֹהַ מֶתַחליפותאים(3.8 / 3.85 V) תמיד יכול לספק קיבולת גבוהה יותר.
מתן זמן הריצה הצפוי ופרופיל הטעינה בפועל של המכשיר הוא לרוב שימושי יותר מאשר ציון קיבולת בלבד.
◄ 3.4 זרם רציף ושיא
הביקוש הנוכחי הוא אחד הגורמים החשובים ביותר בבחירת תאים.
הצעת המחיר צריכה להגדיר בבירור:
- זרם רציף רגיל
- זרם רציף מקסימלי
- שיא זרם
- משך שיא-נוכחי
- שיא-תדירות הנוכחית
- נפילת מתח מקובלת
חיישן IoT -נמוך ומזל"ט עשויים להשתמש בסוללות בעלות קיבולות דומות אך דורשים עיצובי תאים פנימיים שונים מאוד.
סוללות ליתיום-גבוהות- דורשות בדרך כלל התנגדות פנימית נמוכה יותר ועיצובים מתאימים של אלקטרודות ואספן זרם-. קצבי פריקה גבוהים יותר גם מגבירים את ייצור החום הפנימי, מה שהופך את ההתנהגות התרמית לחלק חשוב בתכנון התא והמארז [4].
יישומים טיפוסיים-נוכחיים גבוהים כוללים:
- מזל"טים
- רובוטיקה
- כלי עבודה חשמליים
- ציוד RC
- מנועים ניידים
- מכשירי כף יד-בעלי ביצועים גבוהים
4. צורות מותאמות אישית וגורמי צורה
אחד היתרונות העיקריים של טכנולוגיית כיס ליתיום פולימר הוא גמישות מכנית.
◄ 4.1 Ultra-סוללות LiPo דקות
סוללות אולטרה-דקות נחשבות בדרך כלל עבור:
- כרטיסים חכמים
- התקני RFID
- מדבקות רפואיות
- חיישנים לבישים
- מוצרי מעקב דקים
- אלקטרוניקה ניידת קומפקטית
ניתן לייצר תאי כיס ליתיום פולימר מיוחדים בטווחי עובי של בערך0.4–1.5 מ"מעבור יישומים אולטרה-דקים מסוימים, בהתאם לקיבולת ולמבנה הנדרשים [5].
◄ 4.2 סוללות ליתיום פולימר מעוקלות
סוללות מעוקלות או בצורת-קשת עשויות להתאים למוצרים כגון:
- טבעות חכמות
- אלקטרוניקה שחוקה-בשורש כף היד
- קסדות חכמות
- מכשירים רפואיים לבישים
- מוצרי אלקטרוניקה מעוקלים
יש להעריך את הגיאומטריה המדויקת במהלך הפיתוח מכיוון שהעקמומיות, שטח האלקטרודה שמיש, הקיבולת, הלחץ המכני והיתכנות הייצור קשורים זה בזה.
◄ 4.3 סוללות עגולות ולא סדירות
ניתן לעצב תאי פאוץ מותאמים אישית גם ב:
- צורות מעגליות
- צורות חצי-עגולות
- צורות מצולעות
- צורות טרפז
- צורות מלבניות צרות
- גיאומטריות ספציפיות-לאפליקציות אחרות
עיצובים אלה יכולים להיות שימושיים כאשר סוללה מלבנית רגילה תשאיר נפח פנימי משמעותי ללא שימוש.
5. שילוב PCM, BMS, מחברים וחבילות
תא פולימר הליתיום הוא רק חלק אחד מפתרון סוללות OEM מלא.
בהתאם לארכיטקטורת המוצר, הסוללה עשויה לדרוש גם:
- PCM
- BMS חכם
- חיישן טמפרטורה
- מד דלק
- ממשק תקשורת
- רתמת תיל
- מַחבֵּר
- מארז מכני
◄ 5.1 PCM בסיסי
מעגל הגנה בסיסי מספק בדרך כלל:
- הגנה מפני טעינת יתר
- הגנת-פריקת יתר
- הגנה מפני זרם יתר
- הגנת-קצר חשמלי
פונקציות הגנה אלו נועדו לעזור לשמור על תאי ליתיום נטענים בגבולות הפעלה חשמליים מוגדרים [6].
עבור מכשירי צרכנים פשוטים-פשוטים, ייתכן ש-PCM בסיסי יהיה מספיק.
◄ 5.2 BMS חכם
ציוד מתקדם יותר עשוי לדרוש BMS חכם המספק:
- מצב-של-ניטור הטעינה
- מצב-מעקב-בריאות
- ניטור טמפרטורה
- איזון תאים
- תקשורת עם המערכת המארחת
- אבחון סוללה
ממשקי תקשורת אופייניים עשויים לכלול:
- I2C
- SMBus
- UART
- CANbus
ארכיטקטורת ה-BMS המתאימה תלויה במוצר הסופי.
מכשיר צרכן קטן עשוי לדרוש רק הגנה בסיסית, בעוד שציוד תעשייתי, רפואי או מחובר עשוי לדרוש ניטור ותקשורת רציפה של הסוללה.
◄ 5.3 מחברים וחוטי עופרת
עבור אב טיפוס וייצור, מהנדסים צריכים לציין בבירור:
- יצרן מחברים
- מספר חלק מדוייק של מחבר
- מד חוט
- אורך חוט
- קוטביות
- כיוון יציאת חוט
- חוטי חיישן טמפרטורה-, במידת הצורך
משפחות מחברי סוללות נפוצות כוללות:
- JST
- מולקס
- הירוז
- לוח קומפקטי אחר-ל-מערכות חוט
במידת האפשר, ציין את מספר החלק המדויק של המחבר ולא רק את מותג המחבר.
6. דרישות טמפרטורה וסביבה
דרישות טמפרטורת הסוללה צריכות להיות מוגדרות מוקדם בפרויקט OEM מכיוון שיישומי טמפרטורה-נמוכים וטמפרטורות-גבוהות עשויים לדרוש עיצובי תאים שונים.
ההצעה צריכה לציין:
- טמפרטורת עבודה מינימלית
- טמפרטורת עבודה מקסימלית
- טמפרטורת טעינה מינימלית
- טמפרטורת טעינה מקסימלית
- טווח טמפרטורת אחסון
◄ 6.2 יישומי טמפרטורה-נמוכים
ניתן לעצב תאי ליתיום- מיוחדים לפעולה המתקרבת לערך-40 מעלות.
מערכות אלקטרוליטים בטמפרטורה-נמוכה משמשות לשיפור הובלת יונית ולהפחתת אובדן ביצועים בתנאי קור [7].
עבור פרויקטים בטמפרטורה-נמוכה, המהנדסים צריכים לציין:
- טמפרטורת עבודה מינימלית
- שימור קיבולת נדרש בטמפרטורה נמוכה
- האם נדרשת טעינה מתחת ל-0 מעלות
- תנאי התחלה קרים-צפויים
◄ 6.3 יישומי טמפרטורה- גבוהה
ניתן לפתח תאי ליתיום- מיוחדים גם עבור סביבות שמתקרבות לערךתואר +80 עד תואר +85שימוש במערכות אלקטרוליט וחומרים יציבות יותר מבחינה תרמית [8].
פרויקטי סוללה-גבוהים צריכים לשקול:
- טמפרטורת חשיפה מקסימלית
- משך החשיפה
- תנאי טעינה
- חיי מחזור נדרשים
- מגבלות הגנה
- פיזור חום המארז
8. אישורי סוללה ותאימות
האישורים הנדרשים תלויים ב:
- תצורת סוללה
- בקשה סופית
- שיטת הובלה
- שוק היעד
- דרישות-ספציפיות ללקוח
◄ 8.1 UN38.3
תאי ליתיום וסוללות המוצעים להובלה כפופים לסעיף 38.3 במדריך הבדיקות והקריטריונים של האומות המאוחדות [9].
קוני OEM צריכים לאשר מוקדם אם תצורת הסוללה הסופית דורשת בדיקת UN38.3 חדשה ואיזה תיעוד יידרש להובלה.
◄ 8.2 UL 1642
UL 1642 מתייחס לדרישות הבטיחות ברמת הליתיום-תאי [10].
האם נדרש UL 1642 תלוי ב:
- תוצר סופי
- דרישות הלקוח
- שוק היעד
- אסטרטגיית הסמכה
◄ 8.3 UL 2054
UL 2054 מתייחס לדרישות הבטיחות עבור ערכות סוללות המשמשות ביישומים ביתיים ומסחריים [11].
אין להתייחס להסמכה ברמת -תא וברמת חבילה- כדרישות הניתנות להחלפה.
◄ 8.4 IEC 62133-2
IEC 62133-2 מפרט דרישות ובדיקות בטיחות עבור תאי ליתיום משניים אטומים ניידים וסוללות [12].
זה רלוונטי בדרך כלל למוצרי סוללות נטענות ניידות הנכנסות לשווקים בינלאומיים.
◄ 8.5 RoHS ו-REACH
עבור מוצרים הנכנסים לשוק האירופי, ייתכן שיהיה צורך לשקול דרישות מוגבלות של-חומרים וכימיקלים-במסגרת:
- RoHS
- REACH [13]
9. רשימת הצעות מחיר לסוללה מותאמת אישית של OEM/ODM
לפני בקשת הצעת מחיר עבור סוללת ליתיום פולימר מותאמת אישית, הכינו את המידע הבא.
◄ 9.1 דרישות מכניות
לְסַפֵּק:
- אורך סוללה מקסימלי
- רוחב סוללה מקסימלי
- עובי סוללה מקסימלי
- קצבת נפיחות זמינה
- שיטת התקנת הסוללה
- דרישות מתחם או דיור
- דרישות צורה או עקמומיות מיוחדות
◄ 9.2 דרישות חשמל
לְסַפֵּק:
- מתח נומינלי
- קיבולת יעד
- זרם רציף
- שיא זרם
- משך שיא-נוכחי
- • זמן ריצה יעד
- מתח טעינה
- מערכת ניתוק-מתח
עבור מערכות מרובות-תאים, ספק גם:
- מתח מערכת נדרש
- סדרה/תצורה מקבילה מועדפת, אם כבר נקבעה
◄ 9.3 דרישות סביבתיות
לְסַפֵּק:
- טמפרטורת עבודה מינימלית
- טמפרטורת עבודה מקסימלית
- טמפרטורת טעינה מינימלית
- טמפרטורת טעינה מקסימלית
- טווח טמפרטורות-אחסון
- דרישות עמיד למים, אם רלוונטי
- דרישות הגנה-לכניסה, אם רלוונטיות
- דרישות רטט או -השפעה מכנית, אם רלוונטי
◄ 9.4 דרישות PCM או BMS
ציין אם המוצר דורש:
- הגנת PCM בסיסית
- BMS חכם
- מדידת דלק
- חישת טמפרטורה
- איזון תאים
- תקשורת I2C
- תקשורת SMBus
- תקשורת UART
- תקשורת CANbus
◄ 9.5 דרישות מחברים וחוטים
לְסַפֵּק:
- יצרן מחברים
- מספר חלק מדוייק של מחבר
- מד חוט
- אורך חוט
- קוטביות
- כיוון יציאת חוט
שרטוט CAD, שרטוט חיווט או דוגמה פיזית יכולים להפחית משמעותית שגיאות תקשורת.
◄ 9.6 דרישות הסמכה
זהה כל תקנים או דרישות שוק נדרשות, כולל:
- UN38.3
- UL 1642
- UL 2054
- IEC 62133-2
- לִספִירַת הַנוֹצרִים
- RoHS
- לְהַגִיעַ
- דרישות-ספציפיות ללקוח
◄ 9.7 דרישות מסחריות
לְסַפֵּק:
- כמות אב טיפוס
- כמות{0}}ייצור פיילוט
- היקף ייצור שנתי משוער
- לוח זמנים לפיתוח יעד
- לוח זמנים לייצור-המוני יעד
ככל שההצעה מלאה יותר, כך היצרן יכול להעריך מהר יותר את היתכנות ולהמליץ על ארכיטקטורת סוללה מתאימה.
שאלות נפוצות
01.האם ניתן לייצר סוללות ליתיום פולימר בגדלים מותאמים אישית?
כֵּן.
ניתן לפתח סוללות ליתיום פולימר במגוון רחב של אורכים, רוחבים ועוביים.
היכולת הניתנת להשגה תלויה ב:
- נפח סוללה זמין
- עיצוב תאים
- נדרשת יכולת פריקה
- זמן ריצה נדרש
- הגבלות מכניות
02. האם ניתן לייצר סוללת LiPo בצורה מותאמת אישית?
כֵּן.
בהתאם ליישום, ניתן לפתח סוללות ליתיום פולימר ב:
- צורות מלבניות
- צורות דקות במיוחד.-
- צורות מעוקלות
- צורות מעגליות
- צורות צרות
- גיאומטריות אחרות בהתאמה אישית
יש להעריך את ההיתכנות של צורות חריגות יחד עם:
- יְכוֹלֶת
- מבנה מכני
- דרישות כלי עבודה
- ביצועים חשמליים
- היתכנות ייצור
03. האם סוללת LiPo מותאמת צריכה BMS?
מערכות סוללות ליתיום נטענות דורשות הגנה מתאימה.
יישום -תאי פשוט עשוי להשתמש ב-PCM בסיסי.
מוצרים מורכבים יותר עשויים לדרוש BMS חכם עם:
• ניטור סוללה
• מדידת דלק
• חישת טמפרטורה
• איזון תאים
• פונקציות תקשורת
הארכיטקטורה הנכונה תלויה בתצורת התא ובדרישות המוצר הסופי.
04. כיצד אוכל לבחור בין תא LiPo סטנדרטי ל-שיעור גבוה?
ההחלטה צריכה להתבסס על העומס החשמלי האמיתי ולא על הקיבולת בלבד.
תאים סטנדרטיים בדרך כלל נותנים עדיפות:
- צפיפות אנרגיה
- זמן ריצה
תאים בקצב גבוה- מיועדים ליישומים הדורשים:
- זרם רציף גבוה יותר
- זרם שיא גבוה יותר
- התנגדות פנימית נמוכה יותר
- ביצועי עומס גבוהים יותר-טובים יותר
05. מתי יש להגדיר דרישות הסמכה?
הפניות
[1] אה, KY, וכו'. (2014). "הרחבת תאי כיס וניתוח מתח מכני ברכיבה ארוכת טווח-."אנרגיה יישומית, 136, 1088–1098.
[2] Tarascon, JM, & Armand, M. (2001). "בעיות ואתגרים העומדים בפני סוללות ליתיום נטענות."טֶבַע, 414(6861), 359–367.
[3] Dahn, JR, et al. (2016). "תוספי אלקטרוליטים במתח גבוה- ומנגנוני פירוק בתאי LiCoO2/גרפיט".אלקטרוכימיקה אקטה, 216, 300–310.
[4] Chen, SC, Wan, CC, & Wang, YY (2005). "ניתוח תרמי של סוללות ליתיום-במהלך פריקה-ת גבוהה."כתב עת למקורות כוח, 140(1), 111–124.
[5] Linden, D., & Reddy, TB (2010).ספר הסוללות של לינדן, מהדורה רביעית. McGraw-Hill Education.
[6]אנדריאה, ד' (2010).מערכות ניהול סוללות עבור ערכות ליתיום גדולות-יון. בית ארטק.
[7] Zhang, SS, et al. (2003). "ביצועי טמפרטורות נמוכות של תאי Li-יון ופורמולציות אלקטרוליטים."כתב עת למקורות כוח, 115(1), 137–140.
[8] Amine, K., et al. (2005). "ממיסים אלקטרוליטים מתקדמים-בטמפרטורה גבוהה עבור תאי ליתיום לרכב ותעשייתי."אותיות אלקטרוכימיות ומוצקות-, 8(8), A429.
[9] אוּמוֹת הַמְאוּחָדוֹת. (2023).המלצות האו"ם בנושא הובלת סחורות מסוכנות: מדריך בדיקות וקריטריונים, מהדורה 8 מתוקנת, סעיף 38.3.
[10] מעבדות חתמים. (2020).UL 1642: תקן לסוללות ליתיום.
[11] מעבדות חתמים. (2021).UL 2054: תקן עבור סוללות ביתיות ומסחריות.
[12]הועדה האלקטרוטכנית הבינלאומית. (2017).IEC 62133-2: תאים וסוללות משניות המכילים אלקטרוליטים אלקליים או אחרים שאינם- חומציים - דרישות בטיחות עבור תאי ליתיום שניוניים וסוללות ניידים אטומים.
[13]האיחוד האירופי. הוראה 2011/65/EU (RoHS 2) ותקנה (EC) מס'. 1907/2006 (REACH).
