Prueba de la capacidad de la batería china de iones de litio CR2032

Las baterías CR2032 simplemente no están diseñadas para alta corriente. Son química de litio/MNO2, lo que los convierte en litio, no en iones de litio. Para conocer el comportamiento de una fuente confiable, vea aquí, por ejemplo, donde tirar de una carga pulsada de 23 mA produjo una caída de aproximadamente 1/2 voltio en el voltaje de salida. Dicho esto, su 37 mA nominal no es mucho mayor, por lo que esperaría algo del orden de 5 horas de duración para su prueba.

Debe probar a corrientes mucho más bajas, como 1 mA máx., y tomarse su tiempo. Sus 2200 mA-hr nominales durarían alrededor de 9 días a 1 mA, pero incluso esto está estresando la batería. Desde la página web, una carga de 100 ohmios (alrededor de 3 mA) reducirá el voltaje de la batería en medio voltio en unos pocos segundos.

EDITAR: como ha señalado Ecnerwal, la batería estaba clasificada para 220 mA-hr, no 2200. Mi mal: pedo cerebral. Como resultado, esperaría algo del orden de una hora o 2 para 37 mA, por lo que la prueba de baja corriente sigue siendo una buena idea. A 1 mA, 220 mA-hr son 9 días, por supuesto.

El problema con todas estas respuestas es que no tienen en cuenta un hecho importante sobre las celdas de moneda (todas las celdas y baterías en realidad). Es decir que la capacidad es nominal y totalmente dependiente de la carga . Un CR2032 tiene solo 220 mAh cuando la carga es pequeña, 10k ohmios o menos. La hoja de datos de Maxwell muestra que una carga de 300 ohmios, durante una fracción de segundo, cada 5 segundos, reducirá la capacidad a 185 mAh, una disminución del 18 % en la capacidad. Cualquier carga continua grande la disminuirá más.

La única forma de realizar la prueba es siguiendo las mismas condiciones de prueba que utiliza el fabricante o una fuente confiable. En este caso, 10 ~ 15 kΩ, hasta 2 voltios, lo que debería ser unos cientos de horas para 220 mAh nominales.

Las celdas primarias alcalinas AA o las celdas secundarias Li-Po también tienen esto, pero con cargas y capacidades mucho más altas, por lo que no se nota tanto. Las celdas tipo moneda como la CR2032, debido a su capacidad mucho más baja y su alta ESR, deben cargarse con cuidado para alcanzar los objetivos de capacidad esperados.

Da la casualidad que yo tenía la misma duda, y como también compré un arduino-clon en el mismo pedido, los puse a trabajar a ambos para medir la batería.

Como quería una comparación justa, busqué en la hoja de datos de "fabricantes acreditados" hasta que encontré uno que tenía una curva de descarga para una resistencia constante y uno que no tardó 500 horas. Eventualmente encontré la hoja de datos de una SONY MicroBattery del mismo tamaño (CR1220 en mi caso). Tiene una curva de descarga para una resistencia constante de 10 kΩ, que descargará la batería en aproximadamente 150 horas. Puedo esperar por eso.

El circuito

Luego, necesitaba medir esto con precisión sin una carga excesiva y manteniendo los parámetros estables a lo largo del tiempo. Tenía un montón de buenos amplificadores operacionales de baja deriva OP07 en casa, que usé para dos cosas:

• Voltaje de referencia ADC junto con un IC de voltaje de referencia
• Búfer de voltaje para desacoplar el ADC de la batería

Verifiqué que las lecturas que obtuve del ADC en el registro coincidieran con el voltaje medido con medidores de voltaje externos.

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Los datos

Después de asegurarme de que todo funcionara bien y generara muchos datos agradables, lo encendí, dejé que se calentara durante un rato, luego conecté una batería nueva y esperé...

... y esperó ...

... Después de unas 200 horas el voltaje era prácticamente cero y tenía 100 MB de texto, los cuales filtré, y luego superpuse los datos de la hoja de datos de SONY, el resultado es este gráfico:

Conclusión

La celda barata sobrevivió a la celda cara. Tenga en cuenta que mi gráfico final está cortado en la parte inferior, por lo que la diferencia de voltaje parece más alta de lo que es.

Dado que la química no es lo mío, no puedo explicar el resultado, pero como puede ver, el voltaje de estado estable es aproximadamente 0,1 voltios más bajo que en la hoja de datos de SONY, lo que resulta en una corriente ligeramente más baja extraída de la celda. Esto probablemente explica la vida más larga de la celda.

Para este tipo de batería, la capacidad generalmente se clasifica utilizando una resistencia en el rango de 10k.

La resistencia interna está en el rango de algunas decenas de ohmios, por lo tanto, experimenta una gran caída de voltaje si la resistencia de carga es demasiado baja.

Las celdas de moneda de litio son bien conocidas por tener una resistencia interna significativa, por un lado. Esta es la razón por la que puede encender la mayoría de los LED directamente desde una celda de moneda sin resistencia y, por lo general, salirse con la suya.

La descarga más rápida que la tasa de 20 horas le dará resultados falsos (y bajos) en casi cualquier tipo de batería, por otro.

¿Cuál es la tarifa de 20 horas? Capacidad nominal (parece que 220 - 225 mAh es típico para 2032) durante 20 horas, o 11,25 mA, máximo, en este caso.

Dado el tipo habitual de servicio (baja corriente) al que se someten las celdas de monedas, la tasa de 100 horas podría ser más apropiada, o 2,2 mA. Si para lo que las está utilizando necesita más corriente, es posible que desee un tipo diferente de batería. .

Tenga en cuenta que la capacidad nominal (240 mAh) de la hoja de datos de Energizer vinculada por @WhatRoughBeast tiene una capacidad nominal de 0,19 mA (bueno, con una carga de 15K ohmios y la corriente dada a 2,9 V a medida que pasa de más de 3 a 2 V).

Las celdas CR2032 de aliexpress no funcionan tanto como las baterías de blíster minoristas en el mando de mi automóvil. En esta aplicación, el consumo de corriente nominal es de 4,4 uA, pero la corriente de pulso cuando se presiona el botón sube brevemente a 6,7 ​​mA.

Incluso con baterías nuevas, el voltaje de la batería de aliexpress cae mucho más durante el pulso actual porque su resistencia interna comienza aproximadamente en un factor de 2 más cuando es nueva.