עבור מהנדס רכש, ההחלטה צריכה להגיע לשישה פריטים:

• מעטפת סוללה זמינה: אורך, רוחב, עובי ומשקל.
• אנרגיה נדרשת ב-Wh וזמן ריצה יעד.
• זרם רציף וזרם שיא.
• חיי מחזור נדרשים בתנאי בדיקה מוגדרים.
• דרישות בטיחות, הסמכה ותחבורה.
• עלות המערכת הכוללת, לא רק מחיר הסלולרי.

אם שש הדרישות הללו ברורות, הסוללת LiPo לעומת Li-יוןההחלטה בדרך כלל ברורה גם כן.

LiPo לעומת סוללת Li-יון: מה ההבדל האמיתי?

שְׁנֵיהֶםסוללות LiPoוקונבנציונלייםסוללות Li-יוןלפעול באמצעות תנועת ליתיום- בין האלקטרודה החיובית והשלילית. תאי LiPo מסחריים מודרניים נחשבים בדרך כלל לחלק ממשפחת יוני הליתיום-.[1]

הפרש הקנייה הוא בעיקר בנייה.

גליליסוללת Li-יון, כגון an18650אוֹ21700, משתמש בפחית מתכת קשיחה ובמידות סטנדרטיות. זה תומך בייצור אוטומטי, הרכבת חבילה מודולרית, אינטגרציה מכנית צפויה ובסיס ספקים רחב.

A סוללת נרתיק LiPoמשתמש בכיס גמיש-של אלומיניום. ניתן לעצב את התא סביב שטח המוצר הזמין, מה שמעניק למהנדסים יותר חופש באורך, רוחב ועובי.

לגבי המקור, זה אומר דבר אחד:

אל תבחר את הסוללה לפי כימיהתווית לבד. בחר אותו לפי מפרט התא בפועל, ארכיטקטורה מכנית, עומס חשמלי, יעד לכל החיים ודרישת התאימות.

הערת רכש:

הנתונים לעיל הם טווחי הקרנה, לא מפרטים מובטחים.יש לאמת את צפיפות האנרגיה, קצב C-, חיי מחזור, זרם מרבי וטמפרטורה מול גיליון הנתונים המדויק של התא ותנאי הבדיקה.

1. LiPo לעומת Li-ionכִּימִיָה: בקש את התא המדויק, לא את השם השיווקי

ספק שאומר "זו סוללת LiPo" לא אומר לי מספיק כדי לאשר את התא.

מוֹדֶרנִיסוללות LiPoעשוי להשתמש במערכות קתודה המשמשות גם בתאי ליתיום- אחרים. המונח "פולימר" מתאר היבטים של בניית אלקטרוליט ותאים; הוא אינו מגדיר כימיה אחת של קתודה אוניברסלית.[1]

שני תאים נמכרים כסוללות LiPo pouchלכן יכול להיות שונה מאוד:

• מתח טעינה נומינלי ומקסימלי.
• צפיפות אנרגיה.
• התנגדות פנימית.
• זרם פריקה מתמשך ושיא.
• חיי מחזור.
• ביצועי טמפרטורה.
• התנהגות נפיחות.
• שולי בטיחות.

הַהוּא הַדִין18650 תאי לית-יון. 18650 עם-אנרגיה גבוהה המיועד לזמן ריצה אינו אותו מוצר כמו 18650 בהספק-גבוה המיועד לאספקה ​​נוכחית.

לאישור הצעת מחיר, בקש את הדגם תא מדויק, כימיה, גיליון נתונים, פרופיל טעינה, מגבלות פריקה, תנאי בדיקת מחזור-חיים, עיצוב הגנה ותיעוד תאימות.

מידע זה שימושי יותר מהמילים "LiPo" או "Li-ion" בציטוט.

2. LiPo לעומת צפיפות אנרגיה Li-: השווה את החבילה המוגמרת, לא רק את התא

השוואות כלליות מצטטות לעתים קרובות240–270 ו"ש/ק"ג עבור תאי Li- גלילייםו180–230 וואט/ק"ג עבור תאי שקיק LiPo.

טווחים אלה שימושיים לדיונים מוקדמים במקור, אך הם אינם מגבלות הנדסיות אוניברסליות.

אנרגיה ספציפית תלויה בכימיה של הקתודה, טעינת האלקטרודות, ארכיטקטורת התא, יכולת הספק, מרווח בטיחות ויצירת מוצר. תאי כיס ליתיום- מודרניים יכולים גם להגיע לאנרגיה ספציפית גבוהה מאוד.[2]

עבור רכש, השווה שני מדדים בנפרד:

רמת תא-Wh/kg

ו

רמת חבילה-Wh/kg וWh/L

זה חשוב כי ערכת סוללות גלילית זקוקה גם למחזיקים, חיבורים, בידוד, חיווט, אלקטרוניקה BMS ותמיכה מבנית.

A ערכת סוללות LiPo מותאמת אישיתעשוי להשתמש בנפח הפנימי הזמין של המוצר בצורה יעילה יותר מכיוון שניתן להתאים את מידותיו למארז.

השווה גם אנרגיה במה, לא mAh לבד.

אנרגיית סוללה (Wh)=מתח נומינלי × קיבולת (Ah)

דוגמאות:

3.7 V × 2 Ah=7.4 ואט

7.4 V × 2 Ah=14.8 ואט

שתי חבילות עם אותו דירוג mAh לא בהכרח אוגרות את אותה אנרגיה.

3. גורם צורת סוללת LiPo מותאם אישית: הסיבה העיקרית לבחור תאי פאוץ'

טיעון הרכש החזק ביותר עבור אסוללת LiPo מותאמת אישיתהוא בדרך כלל אינטגרציה מכנית.

תקןסוללה 18650הוא בקוטר של כ-18 מ"מ ואורכו 65 מ"מ. הפורמט בוגר וצפוי, אבל המתחם חייב להתאים לגיאומטריה הזו.

תא פאוץ' מותאם אישית נותן לצוות המוצר שליטה רבה יותר על:

• מֶשֶׁך.
• רוֹחַב.
• עוֹבִי.
• יְכוֹלֶת.
• אורך חוט.
• סוג מחבר.
• מעגל הגנה.
• תצורת NTC.

זו הסיבהסוללות LiPo מותאמות אישיתנמצאים בשימוש נרחב במכשירים לבישים, אלקטרוניקה רפואית, מעקבי GPS, חיישני IoT, מוצרי כף יד, רחפנים, ציוד RC ואלקטרוניקה קומפקטית.

אוניברסיטת Battery מציינת שבניית כיס יכולה להפחית את משקל האריזה ולתמוך בפורמטים של תאים דקים יותר בהשוואה למארזים קשיחים.[1]

מנקודת מבט של הקונה, זו הסיבה הנכונה לשלם עבור התאמה אישית:

התא פותר בעיית אריזה שפורמט גלילי סטנדרטי אינו יכול לפתור ביעילות.

דוגמה לפרויקט אמיתי: סוללת LiPo מותאמת אישית עבור מכשיר IoT
יצרן אלקטרוניקה אמריקאי נזקק ל-סוללת 3.7V למכשיר IoT קומפקטי, עם בלבד13 × 45 × 66 מ"משל שטח פנימי פנוי.

מכיוון שגובה 13 מ"מ לא יכול להכיל ביעילות תא גלילי, פיתחנו אסוללת LiPo מותאמת אישית 124565כדי למקסם את הקיבולת בתוך השטח הפנוי.

 

 

פתרון סופי

• גודל תא:12 × 45 × 65 מ"מ
• גודל חבילה:12 × 45 × 66 מ"מ
• מֶתַח:3.7V, 1S1P
• יְכוֹלֶת:2450mAh
• פריקה מתמשכת:0.5C
• PCM: טעינת יתר,-פריקת יתר, הגנה מפני קצר-
• חוט: שני חוטים,50 מ"מ

 

מקרה זה מציג את היתרון העיקרי של סוללת LiPo מותאמת אישית:מקסום קיבולת שמישה כאשר שטח המוצר מוגבל מאוד.

4. קצב פריקת LiPo לעומת Li-יון: אל תאשר סוללה מ-C-דירוג בלבד

מקובל לשמוע את זהסוללות LiPo תמיד מספקות קצבי פריקה גבוהים יותר מאשר סוללות Li-יון.

זה רחב מדי.

כַּמָהסוללות LiPo עם פריקה- גבוההמיועדים לזרם גבוה מאוד וניתן לפרסם אותם ב20C, 30C, 50C או יותר. קיימים גם תאי- גליליים גליליים-בעוצמה גבוהה.

ההשוואה הנכונה היא התא המדויק מתחת לפרופיל העומס בפועל.

למקור, בקש:

 זרם פריקה רציף מדורג.

 זרם פריקה מרבי או דופק.

 משך הדופק-הדירוג הנוכחי.

 התנגדות פנימית.

 צניחת מתח תחת עומס.

 עליית טמפרטורת התא.

 מתח פריקה מינימלי.

 מחזור-נתוני חיים בזרם הנדרש.

שיעור C-בכותרת אינו מספיק.

לדוגמה, אם תא של 2 Ah מדורג ב-20C:

2 Ah × 20C=40 A

אבל זה לא אומר אוטומטית ש-40 A מתאים לשימוש רציף בייצור. הדירוג עדיין דורש משך בדיקה מוגדר, טמפרטורה, ניתוק מתח ותנאי חיים של מחזור-.

לצורך רכש,זרם שמיש בתנאי הפעלה מוגדריםחשוב יותר מהמספר הגדול ביותר המודפס בגיליון המפרט.

5. מדוע רחפנים ומוצרי RC משתמשים לעתים קרובות בסוללות LiPo עם פריקה גבוהה-

רחפנים ומערכות RC יכולים לדרוש שינויים מהירים בזרם במהלך ההמראה, האצה, טיפוס ותמרון.

זה מעדיף סוללות עם:

התנגדות פנימית נמוכה, שיא-יכולת זרם גבוהה, משקל נמוך וביצועים חזקים-ל-משקל.

זו הסיבהסוללות LiPo בשיעור-C- גבוהנפוצים ביישומים אלה.

עם זאת, טעןסוללת 50C LiPoעדיין צריך לאמת.

על הספק לציין אם 50C הוא רציף או מתפרץ, כמה זמן הפרץ נמשך, איזו מגבלת טמפרטורה חלה, באיזה מתח ניתוק נעשה שימוש וכיצד הדירוג משפיע על חיי המחזור.

עבור מקור OEM, עקומות בדיקת ספקים חשובות יותר מדירוג כותרת C-.

"500 מחזורים" פירושם מעט, אלא אם כן הספק מגדיר את הקיבולת שנותרה לאחר מחזור 500.

עבור הצעת מחיר, השתמש בדרישה ניתנת למדידה כגון:

חיי מחזור: גדול או שווה ל-500 מחזורים עד גדול מ-80% או שווה ל-80% מהקיבולת המדורגת הראשונית תחת פרופיל הטעינה/פריקה המוסכם ב-25 מעלות.

לאחר מכן בקש את עקומת הבדיקה.

זה נותן קריטריון קבלה לרכישה במקום טענה שיווקית.

7. בטיחות סוללת LiPo לעומת Li-יון: הכשר את מערכת הסוללה השלמה

שְׁנֵיהֶםLסוללות iPo ו-Li-יון יכולות לחוות בריחה תרמיתתחת טעינת יתר חמורה, התחממות יתר, קצר חשמלי פנימי, פגמי ייצור או נזק מכני.[3]

ההתנהגות המכנית שלהם שונה.

גליליתא לית-יוןמשתמש בפחית מתכת קשיחה המספקת הגנה מכנית חזקה יותר-ברמת התא.

A סוללת נרתיק LiPoמשתמש באריזה למינציה גמישה ולכן זקוק להגנה נאותה מפני ניקוב, ריסוק, דחיסה מוגזמת, קצוות חדים ונפיחות חריגה.

להסמכת החבילה, בדוק:

• הגנה מפני טעינת יתר.
• הגנת-פריקת יתר.
• הגנה מפני זרם יתר.
• הגנת-קצר חשמלי.
• חישת טמפרטורה.
• איזון תאים במידת הצורך.
• בידוד מכני.
• תאימות למטען.
• דירוג זרם מחברים וחוטים.
• עיצוב BMS או PCM.
• עקיבות תא ומגרש.

עבור סוללות ליתיום נטענות ניידות,IEC 62133-2מפרט דרישות בטיחות ובדיקות לשימוש המיועד ושימוש לרעה שניתן לצפות אותו באופן סביר.[4]

להובלה, תאי ליתיום וסוללות חייבים לעמוד גם ברביםמדריך הבדיקות והקריטריונים של האו"ם, סעיף 38.3דרישות.[5]

עבור רכש, מסמכים אלה הם חלק מהסמכת הספק-לא מהניירת לאיסוף לאחר סיום התכנון.

8. עלות סוללת LiPo לעומת Li-יון: השווה את עלות המערכת הכוללת

תקןחבילת סוללות Li- 18650לעתים קרובות יש יתרון כאשר למוצר כבר יש מספיק מקום לתאים גליליים.

לפורמט יש שרשרת אספקה ​​בוגרת, ממדים סטנדרטיים וסולם ייצור חזק.

A סוללת LiPo מותאמת אישיתעשוי לדרוש יותר עבודה הנדסית מכיוון שהתאמה אישית יכולה לכלול ממדי תאים, כרטיסיות, PCM/BMS, NTC, חוטים, מחברים, בידוד, תיוג ובניית חבילות.

זה יכול להגדיל את עלות הפיתוח או MOQ.

עם זאת, מחיר יחידה לבדו יכול לתת תשובה שגויה.

סוללת פאוץ' מותאמת אישית עשויה להפחית את עלות המוצר הכוללת אם היא מאפשרת לצוות ההנדסה:

 הקטנת גודל המארז.

 הפחת משקל המוצר.

 הסר מחזיקי תאים נפרדים.

 פשט את ההרכבה.

 הימנע מעיצוב מחדש של PCB.

 השתמש בנפח פנימי ביעילות רבה יותר.

ההשוואה הנכונה היא אפוא:

מחיר סוללה + עלות מכנית + עלות אלקטרוניקה + עלות הרכבה + עלות הסמכה + עלות כשל צפויה בשדה-.

זה המספר שצריך לייעל.

ללא תשומות אלה, הצעת מחיר נמוכה עשויה פשוט לומר שהספק מציע סוללה אחרת.

10. מתי הייתי בוחר סוללת LiPo מותאמת אישית

A סוללת LiPo מותאמת אישיתהגיוני כאשר אחד או יותר מהדברים הבאים מניעים את העיצוב:

• המכשיר חייב להיות דק.
• אורך, רוחב או עובי הסוללה מוגבלים היטב.
• משקל המוצר הוא קריטי.
• חלל הסוללה שטוח או לא-סטנדרטי.
• נדרשת תצורת חוט, מחבר, NTC או PCM מותאם אישית.
• הספק גבוה-ל-ביצועים חשובים.
• הסוללה חייבת להיות מתוכננת סביב המתחם ולא המתחם סביב הסוללה.

יישומים אופייניים כולליםציוד לביש, מעקבי GPS, אלקטרוניקה רפואית, מכשירי IoT, רחפנים, מוצרי RC, אלקטרוניקה כף יד ומוצרי צריכה קומפקטיים.

11. כשהייתי בוחר בחבילת סוללות Li- 18650

אחבילת סוללות Li- 18650היא בדרך כלל האפשרות החזקה יותר כאשר:

• למתחם יש מספיק שטח גלילי- לתא.
• החוסן המכני חשוב.
• פורמטים סטנדרטיים של תאים עדיפים.
• סדרה מודולרית-בנייה מקבילה היא שימושית.
• גיוון ספקים חשוב.
• הפרויקט נהנה מתאים גליליים מבוססים-באנרגיה גבוהה או-גבוהה.
• עלות האריזה ומדרגיות הייצור הן דרישות מפתח.

יישומים אופייניים כולליםכלים חשמליים, ציוד תעשייתי, רובוטיקה, מערכות חשמל ניידות, מערכות גיבוי ומארזי סוללות גדולים יותר.

12. סוללת LiPo לעומת Li-יון: שורה תחתונה של רכש

לגבי רכישה, ניתן לצמצם את ההחלטה לכאן:

בחר LiPo מותאם אישית עבור גמישות אריזה. בחר יון גלילי- לסטנדרטיזציה של פורמטים.

לאחר מכן אמת את התא המדויק.

אל תאשר סוללה רק על סמך:

mAh, C-rate, שם כימיה או מחיר יחידה.

אשר את זה על סמך:

Wh, פרופיל עומס, יכולת נוכחית, עליית טמפרטורה, נתוני-חיי מחזור, ארכיטקטורת הגנה, התאמה מכנית, תיעוד תאימות, עקיבות ספקים ועלות המערכת הכוללת.

זה המידע שקובע אם הסוללה תעבוד בייצור.

מַסְקָנָה

למהנדס רכש,בחירת סוללות LiPo לעומת Li-יוןאינה תחרות פופולריות בכימיה.

A סוללת LiPo מותאמת אישיתהוא החזק ביותר כאשר גמישות אריזה, משקל נמוך וממדים מותאמים אישית מניעים את המוצר.

א18650 או ערכת סוללות Li- גלילית אחרתהוא החזק ביותר כאשר סטנדרטיזציה, חוסן מכני, מודולריות וגמישות-שרשרת האספקה ​​מניעים את התוכנית.

לפני ביצוע הזמנה:

• הגדר את פרופיל העומס.
• השווה אנרגיה בWh.
• ודא זרם רציף ושיא.
• הגדר מחזור{0}}ניתן למדידה דרישת חיים.
• סקירת אינטגרציה מכנית.
• אשר את ארכיטקטורת ההגנה.
• אמת את מסמכי התאימות.
• סקירת עקיבות הספק ובקרת שינויים.
• השווה את עלות המערכת הכוללת.

תחילה הסמיך את התא המדויק. השוואת מחיר שניה.