Características de las pilas de botón de litio

Estoy trabajando en una pequeña plataforma de sensores inalámbricos y tratando de averiguar las opciones de suministro de energía. Mi presupuesto de energía es aproximadamente: .2mA constante, ~15mA para .1s cada 2-3s y 60mA para 10s muy intermitentemente (una o dos veces por hora). Esto da como resultado aproximadamente 50 mAh para la vida útil que estoy buscando, e idealmente sería recargable.

Encontré algunas celdas de botón de Panasonic que cumplen con los requisitos ( VL2330 - PDF), pero no puedo encontrar mucha información sobre la química del pentóxido de litio y vanadio. La hoja de datos sugiere una "carga estándar continua" de 0,1 mA, que presumiblemente es solo la tasa requerida para la capacidad nominal. Más allá de eso, no hay más información sobre corrientes de pulso máximas, reducción de potencia u otros. Un pulso de 1C no sería nada para una química de litio normal, pero no los he usado antes.

¿Alguien tiene experiencia con estos, o sabe de otra dirección para buscar este tipo de aplicación?

gracias, juan

Respuestas (3)

Reglas generales rápidas

  1. 10mA es su consumo máximo de corriente.
  2. Compre pilas nuevas. Siempre verifique esto realizando pruebas de vida útil en sus baterías cuando compre a un nuevo proveedor o un nuevo lote.

Nuestras Conclusiones Generales

Cuando probé con baterías de tipo botón en mi último trabajo, encontramos una serie de cosas:

  1. Superar los 10 mA por celda redujo considerablemente la duración de la batería.
  2. 20-30mA normalmente estaba alrededor de su corriente "máxima" que podría extraer, pero esto no es confiable, la línea de 10mA es la corriente más alta que podríamos extraer para la función determinista.
  3. 1mA era lo más alto que podía alcanzar sin degradar significativamente la capacidad nominal (obtenga casi la capacidad publicada).
  4. Permanecer por debajo de la línea sugerida de 0,1 mA normalmente cumpliría con la clasificación de la capacidad.
  5. Alguien que le venda baterías viejas puede dañar sus pruebas más que cualquier otra cosa. Las baterías compradas directamente de china dieron los mejores resultados, la buena compañía en nueva york tenía celdas de batería que funcionaban peor que las baterías que teníamos almacenadas en el sitio durante 4 años.

Clasificación de capacidad

Todos estos resultados parecían relativamente consistentes en diferentes capacidades nominales, dando los mismos resultados con baterías de 50 mAh y baterías de 400 mAh. Elegimos usar baterías de 200 mAh en dispositivos que necesitaban extraer 20 mA, superarían significativamente a las celdas de monedas de 800 mAh (las más grandes que puede comprar) ya que pasar 10 mA daña significativamente la vida útil de la batería.

Cuando pasamos la línea de 10 mA, la vida útil de la batería tuvo una variación muy grande, lo atribuimos a las diferencias de fabricación, pero el mismo lote podría tener diferencias muy grandes.

Cómo sé esto.

Hicimos pruebas en lotes de 20 a 50 celdas tipo moneda para elegir nuestra calificación y paquete. Después de este punto, realizamos pruebas en más de 500 baterías en diferentes condiciones para verificar los resultados y predecir la vida útil. Hicimos pruebas en las que se impulsó la corriente, pruebas en diferentes temperaturas y pruebas en las que dejamos que los dispositivos funcionaran durante meses para tratar de probar cuáles serían nuestras expectativas. Lo siento, no tengo referencias, ya que esta prueba se realizó en una empresa y no se publicó de ninguna forma, no tengo nada a lo que pueda hacer referencia para esto.

Gracias por tu experiencia. Por curiosidad, ¿eran esas pilas estándar tipo CR2450 (litio de consumo básico) o una variante recargable?
@JohnLaxson, el nuestro no necesitaba recargarse. Eran el tipo de consumidor estándar. Durante nuestras pruebas probamos otras variantes y tamaños, nuestra elección final fue un CR2032. ¡Estábamos mejor con varios de estos que una opción de mayor capacidad con solo uno! Solo necesitábamos extraer 20 mA también, pero dos baterías superaron a todo lo demás para mantenerse por debajo del umbral de 10 mA por batería.

Las celdas de botón funcionan horriblemente en grandes corrientes. Los 15 mA serán un problema, los 60 mA no funcionarán. Considere una super capitalización; son geniales en esta aplicación.

@brianCarlton, tengo que estar en desacuerdo con la nota de supercap. Los supercondensadores tienen tasas de autodescarga muy altas, lo que significa que si necesita una fuente de batería a largo plazo sin recargar, no puede usar un supercondensador. Si solo necesita un día más o menos, aún tendrá que exceder significativamente las especificaciones de su supercap, el costo normalmente será un impedimento para que esta sea una solución factible.
@BrianCarlton, si se refiere a usar un supercondensador como energía a corto plazo para las ráfagas de energía y una batería para dar una carga lenta, esta es una gran solución, pero la complejidad de los circuitos y el costo pueden ser un impedimento en sistemas de baja complejidad/bajo costo .
Suponiendo un condensador en la batería: para limitar el drenaje de la batería a 15 mA, limite la caída de voltaje a 150 mV. (suponiendo una resistencia interna de 10 ohmios). Entonces, necesitamos suficiente capacitancia para caer 150 mV en 10 segundos de 60 mA. Eso es 10mV/segundo. I=C * dv/dt, entonces C = 60 mA / 10 mV, o 6 faradios. Moraleja: coloque una resistencia en serie con la batería, de modo que se extraigan corrientes intensas del condensador.
@Kortuk, ¿qué complejidad de circuitos? ¿No sería suficiente una resistencia de 100 ohmios desde la celda de moneda hasta el supercap? (y alimentar el circuito desde el supercap.)
@markrages, ¿has visto el tamaño/costo de un supercap de 6 faradios? Creo que si una batería de celda de moneda está en el orden de un costo aceptable, un límite de 6 Farad está agregando bastante. No estoy diciendo que una solución sea correcta para todos los casos, solo encuentro que cuando una batería de celda de moneda está en el orden del costo aceptable para su energía, una supercapacidad adicional de 6 Farad probablemente no sea una opción. 6F superap Diré que son 2 dólares, mirando hacia arriba son más, pero redondeando hacia abajo para un pedido muy, muy grande. 6 pilas de monedas por unos 20 céntimos. Los conseguimos por 2 centavos la pieza (solo comprando un par de miles), pero puedes agregar un poco.
@Kortuk, con la resistencia de 100 ohmios en serie, necesita alrededor de 0.5F. Todavía grande, pero más manejable.
@markrages, para .47F sigo viendo $2.50 en grandes cantidades. Tienen tanto potencial pero cuestan mucho y para muchas aplicaciones de red de sensores de bajo costo simplemente no encajan. Sin embargo, hay muchas otras cosas para las que son perfectos. Veremos, como creo que ambos sabemos, esto tiene mucho que ver con sus necesidades específicas. Estaba agregando un descargo de responsabilidad para ayudar a otros en el futuro que vean esto y se pregunten.
al póster original: si puede dividir los 10 segundos de 60 mA en pulsos más breves, aumentará considerablemente sus opciones de energía.

Se informa que las celdas de litio tienen una corriente máxima que se puede extraer de la celda antes de dañarla. TI hizo algunas pruebas y no pudo confirmar esto.

Documento TI (pdf)

Discusión en PIClist

Creo que puede tener problemas para extraer 60 mA de esa batería de 50 mAh. Si bien la hoja de datos no brinda la resistencia, según mi experiencia con otras celdas tipo moneda, supondré alrededor de 50 ohmios. 60 mA * 50 ohmios es 3V. En otras palabras, con un consumo de corriente de 60 mA, el voltaje de salida es cero.

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