Тестирование литиевых батареек Fanso в нормальных условиях. Часть 1

5 июня 2019

системы безопасностиучёт ресурсовуправление питаниемавтоматизацияответственные примененияFansoстатьяисточники питаниябатарейное питание

Сергей Миронов (КОМПЭЛ)

Компания КОМПЭЛ начинает полугодовой тест на постоянный разряд в нормальных условиях четырех наиболее популярных моделей литий-тионилхлоридных и литий-диоксидмарганцевых батареек Fanso.

В таких промышленных устройствах как приборы учета ресурсов, датчики охранно-пожарной сигнализации, автомобильные системы охраны и прочее широко используются гальванические элементы – батарейки. В основном, благодаря высокой удельной энергоемкости, длительному сроку хранения и широкому температурному диапазону, применяются химические источники тока на основе лития (ЛХИТ).

Несколько лет назад на европейском, а чуть позже – на российском рынке литиевых химических источников тока появился новый бренд Fanso, производитель ЛХИТ высокого качества по доступной стоимости, входящий в группу компаний EVE Energy. EVE – один из мировых лидеров в области производства литиевых источников тока.

Fanso изготавливает батарейки двух наиболее популярных электрохимических систем: литий-тионилхлоридной (Li-SOCl2) с напряжением 3,6 В и литий-диоксидмарганцевой (Li-MnO2) с напряжением 3,0 В. Кроме того, батарейки указанных систем изготавливаются в двух вариантах: бобинного и спирального типа. Батарейки бобинного типа обладают максимальной плотностью энергии и предназначены для небольших токов разряда (до нескольких десятков мА), а батарейки спирального типа характеризуются немного меньшей плотностью энергии, но способны работать при повышенных токах (до нескольких сотен мА). Каждая из указанных электрохимических систем обладает своими особенностями. Например, у литий-тионилхлоридных батареек – самое высокое напряжение и плотность энергии, но они работают при относительно небольших токах разряда и подвержены эффекту пассивации. Литий-диоксидмарганцевые источники тока имеют немного меньшие значения напряжения и плотности энергии, но гораздо лучше чем литий-тионилхлоридные “чувствуют себя” при работе на повышенных токах (в сотни мА) или в импульсном режиме (до нескольких А), при этом у них отсутствует эффект пассивации. Также имеются отличия и в температурном диапазоне, например, у Li-SOCl2 он составляет -55/60…85ºС, а Li-MnO2 работоспособны в диапазоне -40…85ºС.

Перед разработчиком устройства, в котором предполагается использование батарейки, всегда стоит задача выбора того или иного бренда. Конечно, наиболее объективный результат по качеству можно получить при реальном тестировании в режиме работы самого устройства. Но провести полноценное тестирование зачастую бывает сложно ввиду длительности такого эксперимента. Можно провести и ускоренный тест (несколько недель), но полученный результат будет малоинформативным, поскольку параметры ЛХИТ очень сильно зависят от режима работы.

Для того чтобы у разработчиков была некоторая информация о реальных значениях основных параметров ЛХИТ, мы решили провести серию из трех тестов батареек Fanso:

  • теста на постоянный разряд в нормальных климатических условиях;
  • теста на постоянный разряд в условиях пониженной температуры;
  • теста в импульсном режиме работы в нормальных условиях.

Первый тест на постоянный разряд в нормальных условиях мы решили ограничить длительностью примерно 6 месяцев. Выбор такой длительности обусловлен тем, что он входит в разрядные графики, имеющиеся в технических данных (Datasheets), и полученный результат можно будет с ними соотнести. С другой стороны, этот тест уже не считается ускоренным, выбранный разрядный ток входит в диапазон рабочего тока и не повлияет на параметры батарейки.

Для теста мы выбрали наиболее популярные батарейки типоразмера АА, изготовленные по двум электрохимическим системам, и CR123. В эксперименте участвуют (рисунок 1):

  • ER14505M/S – Li-SOCl2,3,6 В, спиральная конструкция (рисунок 1а);
  • CR14505E/P – Li-MnO2, 3,0 В, спиральная конструкция (рисунок 1б);
  • ER14505H/S – Li-SOCl2, 3,6 В, бобинная конструкция (рисунок 1в)
  • CR123A/S – Li-MnO2, 3,0 В, спиральная конструкция (рисунок 1г)

Рис. 1. Литиевые батарейки Fanso, участвующие в эксперименте

Рис. 1. Литиевые батарейки Fanso, участвующие в эксперименте

Мы будем разряжать данные батарейки на постоянное сопротивление (таблица 1) и контролировать напряжение с помощью собранного тестового стенда (рисунок 2). Данный стенд с помощью АЦП в непрерывном режиме (один раз в пять минут) контролирует напряжение на нагрузке и через модуль сбора данных записывает данные на SD-карту (напряжение измеряется в мВ). Стенд питается через ИБП, и к нему можно подключаться по интерфейсу RS-485 для оперативного контроля. Полученные данные позволят построить разрядные кривые и рассчитать емкость батареек в указанном режиме работы.

Рис. 2. Стенд для тестирования батареек

Рис. 2. Стенд для тестирования батареек

Таблица 1. Нагрузочные сопротивления батареек

Номер образца Наименование Сопротивление нагрузки, кОм Дата изготовления
№1.1 ER14505M/S 6,78 21.07.2018
№1.2
№2.1 CR14505E/P 8,98 23.11.2017
№2.2
№3.1 ER14505H/S 5,61 26.08.2018
№3.2
№4.1 CR123A/S 3,21 04.10.2018
№4.2

Поскольку батарейки, которые мы выбрали для эксперимента, были изготовлены в 2018 году (таблица 1), то перед началом теста мы проверили литий-тионилхлоридные батарейки на пассивацию током 20 мА для элементов №1.1 и №1.2 (рисунок 3) и 10 мА – для элементов №3.1 и №3.2 (рисунок 4). На всех элементах напряжение оказалось выше 3,2 В, следовательно – по условиям производителя депассивация не требуется, что в данном случае является очень хорошим показателем.

Рис. 3. Напряжение на батарейках ER14505M/S (№1.1 и №1.2)

Рис. 3. Напряжение на батарейках ER14505M/S (№1.1 и №1.2)

Рис. 4. Напряжение на батарейках ER14505H/S (№3.1 и №3.2)

Рис. 4. Напряжение на батарейках ER14505H/S (№3.1 и №3.2)

Тест мы начали 19 апреля 2019 года. По данному тесту предполагается сделать два среза. Первые промежуточные результаты будут представлены примерно через 2-3 месяца, а следующие данные – по окончании эксперимента.

Опубликованные части

  1. Тестирование литиевых батареек Fanso в нормальных условиях. Часть 2
  2. Тестирование литиевых батареек Fanso в нормальных условиях. Часть 3

Дополнительные материалы

    1. Вебинар «Литиевые ХИТы FANSO или что нужно знать инженеру о батарейках»
    2. Литиевые батарейки Fanso для промышленного применения: устойчивость к высоким температурам
    3. CR123A – мощная литиевая батарейка от FANSO
    4. Fanso и счетчики: применение литиевых батареек в электронных приборах учета энергоресурсов
    5. Литиевые батарейки Fanso в беспроводных датчиках пожарно-охранной сигнализации
    6. CR2032PH — батарейка повышенной емкости от Fanso
    7. Новые батарейки FANSO в корпусе «таблетка»
    8. CR2032PH — батарейка повышенной емкости от Fanso
    9. Новые батарейки FANSO в корпусе «таблетка»
•••

Наши информационные каналы

О компании Fanso EVE Energy

Компания FANSO EVE Energy является одним из мировых лидеров на рынке первичных литиевых элементов питания (литиевых батареек). Основной продукцией компании являются химические источники тока, выполненные на основе литий-тионилхлоридной (ER-Li-SOCl2; 3,6 В) и литий-диоксидмарганцевой (CR-Li-MnO2; 3,0 В) электрохимических систем. С 2006 года компания FANSO входит в холдинг мирового гиганта-производителя химических источников тока — EVE Energy Имеющиеся производственные мощности позволяют FAN ...читать далее

Товары
Наименование
ER14505M/S (FANSO)
ER14505M/T (FANSO)
ER14505M (FANSO)
ER14505M 3.6V (EEMB)
ER14505M-LD/210907 (FANSO)
ER14505M-7-LD (FANSO)
CR14505E/3PT (FANSO)
CR14505E/P (FANSO)
CR14505E-LD/-Molex (FANSO)
CR14505E/S (FANSO)
CR14505E/3PF (FANSO)
ER14505H/S (FANSO)
ER14505H/3PT (FANSO)
ER14505H-LD/-PHR-02 (FANSO)
ER14505H/2PT (FANSO)
ER14505H/SLCL1025-LD (FANSO)
CR123A/S (FANSO)
CR123A/SN (FANSO)
CR123A-LD/-PHR-02 (FANSO)
CR123A/film (FANSO)
CR123A/S-10 (FANSO)