Snabbt svar
Välj enanpassad litiumpolymersmety när din produkt kräver en specifik storlek, form, tjocklek, spänning, kapacitet, urladdningshastighet, kontakt eller skyddssystem som standardbatterier inte kan tillhandahålla.
För ett OEM/ODM-batteriprojekt, definiera följande krav innan du begär en offert:
Maximala batterimått
Nominell spänning och målkapacitet
Kontinuerlig och toppström
Krävd runtimea
Temperaturområde för drift och laddning
Krav på kontakt och ledning
PCM eller BMS krav
Målcertifieringar
Prototyp kvantitet
Beräknad årlig produktionsvolym
Batteritillverkaren kan sedan utvärdera lämplig celltyp, formfaktor, skyddssystem, förpackningsstruktur och tillverkningsprocess.
1. Nyckelspecifikationer för ett anpassat LiPo-batteri
En användbar anpassad batterianbudsförfrågan kräver mycket mer information än spänning och kapacitet.
Två batterier med samma nominella spänning och kapacitet kan kräva mycket olika:
- Celldimensioner
- Elektroddesigner
- Urladdningsförmåga
- Skyddskretsar
- Trådmätare
- Kontakter
- Mekaniska strukturer
Temperaturegenskaper
Följande specifikationer bör därför övervägas tillsammans.
► 3.1 Batterimått
Definiera maximalt tillgängliga batterikuvert som:
Längd × Bredd × Tjocklek
Det tillgängliga utrymmet bör innehålla tillräckligt utrymme för hela batterienheten, inklusive:
- Cellkropp
- PCM eller BMS
- Batteriflikar
- Isoleringsmaterial
- Blytrådar
- Anslutningsavstånd
- Mekanisk kapsling, vid behov
Påsceller kan öka i tjocklek under långvarig-cykling som ett resultat av mekaniska och elektrokemiska förändringar inuti cellen.
För ett tidigt-skede av kapslingens design, en tjockleksexpansion på ungefär8%–12%kan övervägas, även om den slutliga ersättningen bör bekräftas för den specifika celldesignen och applikationen [1].
► 3.2 Nominell spänning
Standard litium-jonpolymerpåsceller använder vanligtvis ungefär:
- Nominell spänning: 3,7 V
- Full-laddningsspänning: 4,2 V [2]
Hög-LiPo-celler kan använda högre laddningsgränser som:
- 4.35 V
- 4.40 V
Den exakta laddningsspänningen beror på cellkemin och elektrolytsystemet [3].
För system som kräver högre spänning kan flera celler kopplas i serie.
Typiska nominella packspänningar inkluderar:
- 1S: ungefär 3,7 V
- 2S: ungefär 7,4 V
- 3S: ungefär 11,1 V
Parallella konfigurationer kan användas när större total kapacitet krävs.
Batterikonfigurationen bör väljas tillsammans med enhetens strömarkitektur och laddningssystem.
► 3.3 Batterikapacitet
Batterikapaciteten anges normalt i:
- mAh
- Ah
För en given batterikemi och konstruktion är tillgänglig cellvolym en av huvudfaktorerna som begränsar kapaciteten.
Om produktdimensionerna är mycket begränsade kan ingenjörer behöva balansera:
- Mål körtid
- Batteritjocklek
- Urladdningsström
- Driftspänning
- Produktens strömförbrukning
För samma fysiska dimensioner,hög spänningLipoceller(3,8 / 3,85 V) kan alltid leverera högre kapacitet.
Att tillhandahålla förväntad körtid och faktisk enhetsbelastningsprofil är ofta mer användbart än att specificera enbart kapacitet.
► 3.4 Kontinuerlig och toppström
Nuvarande efterfrågan är en av de viktigaste faktorerna vid cellurval.
Anbudsförfrågan bör tydligt definiera:
- Normal kontinuerlig ström
- Maximal kontinuerlig ström
- Toppström
- Topp-aktuell varaktighet
- Topp-aktuell frekvens
- Acceptabelt spänningsfall
En låg-IoT-sensor och en drönare kan använda batterier med liknande kapacitet men kräver mycket olika interna celldesigner.
Hög-litium-jonbatterier kräver i allmänhet lägre intern resistans och lämplig elektrod- och strömkollektordesign. Högre urladdningshastigheter ökar också intern värmealstring, vilket gör termiskt beteende till en viktig del av cell- och packdesign [4].
Typiska högaktuella-applikationer inkluderar:
- Drönare
- Robotik
- Elverktyg
- RC-utrustning
- Bärbara motorer
- Högpresterande handhållna enheter{{0}
4. Anpassade former och formfaktorer
En av de främsta fördelarna med litiumpolymerpåsteknologi är mekanisk flexibilitet.
► 4.1 Ultra-tunna LiPo-batterier
Ultra-tunna batterier anses vanligtvis för:
- Smarta kort
- RFID-enheter
- Medicinska plåster
- Bärbara sensorer
- Tunna spårningsprodukter
- Kompakt bärbar elektronik
Specialiserade litiumpolymerpåsceller kan tillverkas i tjockleksintervall på ungefär0,4–1,5 mmför vissa ultra-tunna applikationer, beroende på vilken kapacitet och konstruktion som krävs [5].
► 4.2 Böjda litiumpolymerbatterier
Böjda eller bågformade-batterier kan vara lämpliga för produkter som:
- Smarta ringar
- Handledssliten-elektronik
- Smarta hjälmar
- Bärbar medicinsk utrustning
- Böjd hemelektronik
Den exakta geometrin måste utvärderas under utvecklingen eftersom krökning, användbar elektrodarea, kapacitet, mekanisk belastning och tillverkningsmöjlighet är sammankopplade.
► 4.3 Cirkulära och oregelbundna batterier
Anpassade påsceller kan också utformas i:
- Cirkulära former
- Halv-cirkulära former
- Polygonala former
- Trapetsformade former
- Smala rektangulära former
- Andra applikationsspecifika-geometrier
Dessa konstruktioner kan vara användbara när ett konventionellt rektangulärt batteri skulle lämna betydande oanvänd intern volym.
5. PCM, BMS, kontakter och paketintegration
Litiumpolymercellen är bara en del av en komplett OEM-batterilösning.
Beroende på produktarkitekturen kan batteriet även kräva:
- PCM
- Smart BMS
- Temperaturgivare
- Bränslemätare
- Kommunikationsgränssnitt
- Trådnät
- Anslutning
- Mekanisk kapsling
► 5.1 Grundläggande PCM
En grundläggande skyddskrets tillhandahåller vanligtvis:
- Överladdningsskydd
- Över{0}}urladdningsskydd
- Överströmsskydd
- Kortslutningsskydd.-
Dessa skyddsfunktioner är utformade för att hålla uppladdningsbara litiumceller inom definierade elektriska driftsgränser [6].
För många enkla encelliga konsumentenheter- kan en grundläggande PCM vara tillräcklig.
► 5.2 Smart BMS
Mer avancerad utrustning kan kräva ett smart BMS som ger:
- Tillstånd-av-avgiftsövervakning
- Tillstånd-av-hälsoövervakning
- Temperaturövervakning
- Cellbalansering
- Kommunikation med värdsystemet
- Batteridiagnostik
Typiska kommunikationsgränssnitt kan inkludera:
- I2C
- SMBus
- UART
- CANbus
Lämplig BMS-arkitektur beror på slutprodukten.
En liten konsumentenhet kan bara kräva grundläggande skydd, medan industriell, medicinsk eller ansluten utrustning kan kräva kontinuerlig batteriövervakning och kommunikation.
► 5.3 Anslutningar och ledningar
För prototyp- och produktionsprojekt bör ingenjörer tydligt specificera:
- Tillverkare av kontaktdon
- Exakt kontaktartikelnummer
- Trådmätare
- Trådlängd
- Polaritet
- Trådutgångsriktning
- Temperatursensor-trådar, om det behövs
Vanliga batterianslutningsfamiljer inkluderar:
- JST
- Molex
- Hirose
- Andra kompakta kort-till-ledningssystem
När det är möjligt, ange det exakta kontaktens artikelnummer snarare än bara kontaktens märke.
6. Temperatur- och miljökrav
Batteritemperaturkrav bör definieras tidigt i ett OEM-projekt eftersom applikationer med låg-temperatur och hög-temperatur kan kräva olika cellkonstruktioner.
Anbudsförfrågan bör ange:
- Lägsta drifttemperatur
- Maximal drifttemperatur
- Minsta laddningstemperatur
- Maximal laddningstemperatur
- Förvaringstemperaturintervall
► 6.2 Tillämpningar med låg-temperatur
Specialiserade litium-jonceller kan konstrueras för drift som närmar sig ungefär-40 grader.
Elektrolytsystem med låg-temperatur används för att förbättra jontransport och minska prestandaförluster under kalla förhållanden [7].
För låg-temperaturprojekt bör ingenjörer specificera:
- Lägsta drifttemperatur
- Erforderlig kapacitetsbevarande vid låg temperatur
- Om laddning krävs under 0 grader
- Förväntade kall-startförhållanden
► 6.3 Applikationer för hög-temperatur
Specialiserade litium-jonceller kan också utvecklas för miljöer som närmar sig ungefär+80 grad till +85 gradanvända mer termiskt stabila elektrolyt- och materialsystem [8].
Batteriprojekt med hög-temperatur bör överväga:
- Maximal exponeringstemperatur
- Exponeringens varaktighet
- Laddningsförhållanden
- Erforderlig cykellivslängd
- Skyddsgränser
- Kapslingens värmeavledning
8. Battericertifieringar och överensstämmelse
De obligatoriska certifieringarna beror på:
- Batterikonfiguration
- Slutlig ansökan
- Transportsätt
- Målmarknad
- Kundspecifika-krav
► 8.1 UN38.3
Litiumceller och batterier som erbjuds för transport omfattas av avsnitt 38.3 i United Nations Manual of Tests and Criteria [9].
OEM-köpare bör tidigt bekräfta om den slutliga batterikonfigurationen kräver ny UN38.3-testning och vilken dokumentation som kommer att krävas för transport.
► 8.2 UL 1642
UL 1642 adresserar säkerhetskrav på litium-cellnivå [10].
Huruvida UL 1642 krävs beror på:
- Slutprodukt
- Kundkrav
- Målmarknad
- Certifieringsstrategi
► 8.3 UL 2054
UL 2054 tar upp säkerhetskrav för batteripaket som används i hushålls- och kommersiella tillämpningar [11].
Cell-nivå och paket-certifiering ska inte behandlas som utbytbara krav.
► 8.4 IEC 62133-2
IEC 62133-2 specificerar säkerhetskrav och tester för bärbara förseglade sekundära litiumceller och batterier [12].
Det är vanligtvis relevant för bärbara uppladdningsbara batteriprodukter som kommer in på internationella marknader.
► 8.5 RoHS och REACH
För produkter som kommer in på den europeiska marknaden kan begränsade-ämnen och kemikalier-krav också behöva beaktas under:
- RoHS
- REACH [13]
9. OEM/ODM Anpassat Batteri RFQ Checklista
Innan du begär en offert för ett anpassat litiumpolymerbatteri, förbered följande information.
► 9.1 Mekaniska krav
Förse:
- Maximal batterilängd
- Maximal batteribredd
- Maximal batteritjocklek
- Tillgängligt svullnadsbidrag
- Batteriinstallationsmetod
- Krav på kapsling eller bostad
- Speciella krav på form eller krökning
► 9.2 Elektriska krav
Förse:
- Nominell spänning
- Målkapacitet
- Kontinuerlig ström
- Toppström
- Topp-aktuell varaktighet
- •Målkörningstid
- Laddningsspänning
- Systemavstängd-spänning
För fler-cellssystem, tillhandahåll också:
- Erforderlig systemspänning
- Föredragen serie/parallell konfiguration, om redan bestämt
► 9.3 Miljökrav
Förse:
- Lägsta drifttemperatur
- Maximal drifttemperatur
- Minsta laddningstemperatur
- Maximal laddningstemperatur
- Lagringstemperatur-
- Vattentäta krav, om tillämpligt
- Ingress-skyddskrav, om tillämpligt
- Krav på vibrationer eller mekanisk-påverkan, om det är relevant
► 9.4 PCM- eller BMS-krav
Ange om produkten kräver:
- Grundläggande PCM-skydd
- Smart BMS
- Bränslemätning
- Temperaturavkänning
- Cellbalansering
- I2C kommunikation
- SMBus kommunikation
- UART kommunikation
- CANbus kommunikation
► 9.5 Anslutnings- och kabelkrav
Förse:
- Tillverkare av kontaktdon
- Exakt kontaktartikelnummer
- Trådmätare
- Trådlängd
- Polaritet
- Trådutgångsriktning
En CAD-ritning, ledningsritning eller fysiskt referensexempel kan avsevärt minska kommunikationsfel.
► 9.6 Certifieringskrav
Identifiera alla nödvändiga standarder eller marknadskrav, inklusive:
- UN38.3
- UL 1642
- UL 2054
- IEC 62133-2
- CE
- RoHS
- NÅ
- Kundspecifika-krav
► 9.7 Kommersiella krav
Förse:
- Prototyp kvantitet
- Pilot-produktionskvantitet
- Beräknad årlig produktionsvolym
- Mål utvecklingsschema
- Inriktat massproduktionsschema-
Ju mer komplett offertförfrågan är, desto snabbare kan tillverkaren utvärdera genomförbarheten och rekommendera en lämplig batteriarkitektur.
Vanliga frågor
01.Kan litiumpolymerbatterier tillverkas i anpassade storlekar?
Ja.
Litiumpolymerbatterier kan utvecklas i en mängd olika längder, bredder och tjocklekar.
Den uppnåbara kapaciteten beror på:
- Tillgänglig batterivolym
- Celldesign
- Erforderlig urladdningsförmåga
- Krävd körtid
- Mekaniska begränsningar
02. Kan ett LiPo-batteri tillverkas i en anpassad form?
Ja.
Beroende på applikationen kan litiumpolymerbatterier utvecklas i:
- Rektangulära former
- Ultra-tunna former
- Böjda former
- Cirkulära former
- Smala former
- Andra skräddarsydda geometrier
Genomförbarheten av ovanliga former bör utvärderas tillsammans med:
- Kapacitet
- Mekanisk struktur
- Verktygskrav
- Elektrisk prestanda
- Tillverkningsmöjlighet
03. Behöver ett anpassat LiPo-batteri ett BMS?
Uppladdningsbara litiumbatterisystem kräver lämpligt skydd.
En enkel-encellsapplikation kan använda en grundläggande PCM.
Mer komplexa produkter kan kräva ett smart BMS med:
• Batteriövervakning
• Bränslemätning
• Temperaturavkänning
• Cellbalansering
• Kommunikationsfunktioner
Den korrekta arkitekturen beror på cellkonfigurationen och slutproduktens krav.
04. Hur väljer jag mellan en standard- och-LiPo-cell med hög frekvens?
Beslutet bör baseras på den verkliga elektriska belastningen snarare än enbart kapacitet.
Standardceller prioriterar i allmänhet:
- Energitäthet
- Körning
Celler med hög-hastighet är avsedda för applikationer som kräver:
- Högre kontinuerlig ström
- Högre toppström
- Lägre inre motstånd
- Bättre hög-belastningsprestanda
05. När bör certifieringskrav definieras?
Referenser
[1] Åh, KY, et al. (2014). "Påcellsexpansion och mekanisk stressanalys under lång-cykling."Tillämpad energi, 136, 1088–1098.
[2] Tarascon, JM, & Armand, M. (2001). "Frågor och utmaningar som laddningsbara litiumbatterier står inför."Natur, 414(6861), 359–367.
[3] Dahn, JR, et al. (2016). "Hög-elektrolyttillsatser och nedbrytningsmekanismer i LiCoO2/grafitpåseceller."Electrochemica Acta, 216, 300–310.
[4] Chen, SC, Wan, CC och Wang, YY (2005). "Termisk analys av litium-jonbatterier under hög-urladdning."Journal of Power Sources, 140(1), 111–124.
[5] Linden, D., & Reddy, TB (2010).Lindens handbok om batterier, 4:e uppl. McGraw-Hill Education.
[6]Andrea, D. (2010).Batterihanteringssystem för stora litium-jonbatterier. Artech House.
[7] Zhang, SS, et al. (2003). "Lågtemperaturprestanda för Li-jonceller och elektrolytformuleringar."Journal of Power Sources, 115(1), 137–140.
[8] Amine, K., et al. (2005). "Avancerade elektrolytlösningsmedel för hög-temperatur för bil- och industrilitiumceller."Elektrokemiska och fasta-bokstäver, 8(8), A429.
[9] Förenta Nationerna. (2023).FN:s rekommendationer om transport av farligt gods: Manual för tester och kriterier, 8:e reviderade upplagan, avsnitt 38.3.
[10] Underwriters Laboratories. (2020).UL 1642: Standard för litiumbatterier.
[11] Underwriters Laboratories. (2021).UL 2054: Standard för hushålls- och kommersiella batterier.
[12]Internationella elektrotekniska kommissionen. (2017).IEC 62133-2: Sekundära celler och batterier som innehåller alkaliska eller andra icke-syraelektrolyter - Säkerhetskrav för bärbara förseglade sekundära litiumceller och batterier.
[13]Europeiska unionen. Direktiv 2011/65/EU (RoHS 2) och förordning (EG) nr. 1907/2006 (REACH).
