Литиевые ХИТы FANSO или что нужно знать инженеру о батарейках (материалы вебинара)

30 мая

учёт ресурсовуправление питаниемпотребительская электроникаFansoвебинаристочники питаниябатарейное питание

Мероприятие прошло 20.06.2019

Программа

показатьсвернуть
Компания Компэл приглашает вас принять участие в вебинаре, посвященном литиевым батарейкам FANSO.На вебинаре будет рассказано о параметрах батареек, их зависимости от режима работы и эксплуатации. Будет дана информация о том, на какие параметры следует обращать внимание, выбирая литиевый ХИТ, и как избежать некоторых проблем.Данное мероприятие будет интересно инженерам-разработчикам, производителям электронных изделий, представителям отдела закупок.

Содержание

  • Почему именно литиевые батарейки?
  • Основные типы и виды литиевых батареек.
  • Производитель FANSO и его продукция. Почему именно FANSO?
  • Параметры литиевых ХИТ, зависимость параметров от режима работы и условий эксплуатации.
  • Пассивация/депассивация. Как снизить последствия пассивации? Эффективность использования батареи.
  • Что даёт связка ХИТ и суперконденсатора?
  • На что обратить внимание при выборе литиевого ХИТ?

Общая информация

Начало: 20 июня 2019 г. в 11:00
Продолжительность: 60 минут
Форма участия: бесплатно
Добавить в календарь: Google, iCal

Докладчик

Миронов Сергей Миронов Сергей — инженер по применению модульных источников питания и химических источников тока в компании Компэл.

Инженер-радиотехник с опытом разработки и серийного сопровождения устройств связи и импульсных вторичных источников питания.

Видео

Дополнительные материалы

Презентации:

Презентация вебинара «Литиевые ХИТы FANSO или что нужно знать инженеру о батарейках»

Новости:
Статьи:

Вопросы и ответы

Имеются ли низкотемпературные (от -40°С) и высокотемпературные (до +150°С) элементы питания?
Да, я упоминал в презентации, что такие элементы имеются. Обычные тионилхлоридные элементы работают в диапазоне от -55°С, и среди них есть специальные высокотемпературные элементы, работающие при температурах до +150°С. Готовы подобрать их для вас по вашему запросу
Производится ли тестирование батарей в составе прибора, или до установки в прибор? Какова методика расчета срока службы батарей при импульсных токах?
Ответ зависит от того, что подразумевается под словом «Тест». Простой тест на пассивацию можно провести непосредственно в составе устройства. Если же имеется в виду тест более расширенный, связанный с определением срока работы устройства на батарейке данного типа, то испытание в составе изделия весьма затратно по времени, поскольку батарейки рассчитаны на несколько лет работы. В этом случае лучше руководствоваться так называемыми ускоренными тестами, рекомендованными производителем Fanso. При этом батарейка некоторое время выдерживается при повышенной температуре (так называемое «состаривание»), а затем разряжается определенным током. Если при этих манипуляциях мы получаем соответствие значениям, которые заявлены производителем, считается, что данная партия батареек соответствует требованиям.
Как я упоминал в презентации, при импульсном потреблении тока необходимо учитывать дополнительный расход вещества на восстановление пассивационного слоя после каждого импульса. Без конкретных данных дать ответ на этот вопрос невозможно. Просто надо принимать во внимание, что расход энергии будет больше, чем под ломаной линией разряда, которую мы высчитываем чисто математическими методами.
Насколько снижается емкость батареи по сравнению с заявленной при эксплуатации на микротоках? Устройство годами потребляет 6 мкА. Есть ли доступные калькуляторы для пересчета емкости батареи в зависимости от условий ее эксплуатации?
Алгоритм расчета есть у производителя. Как правило, производители не предоставляют широкий доступ к этим алгоритмам из-за нюансов их применения. Можно обратиться к ним и получить расчет. В данном случае, если устройство работает на микротоках, нужно руководствоваться двумя составляющими: дополнительными потерями энергии батарейки на саморазряд и потерями энергии на пассивацию. При этом, помимо 6 мкА, надо учитывать и токи утечки. Т.е. – ток утечки, саморазряд, затраты энергии на пассивацию.
Почему Fanso, а не что-то иное? Преимущества, где заказать, партнерские программы.
В презентации я уже частично ответил на этот вопрос. Могу добавить: Fanso входит в состав холдинга EVE Energy – крупного производителя литиевых батарей и аккумуляторов, имеет крупное собственное производство, в компанию Fanso инвестируются большие финансовые средства, компания основана специалистом, еще в 80-х годах одним из первых в Китае начавшим работать с литиевыми источниками тока и занимавшимся запуском производства ХИТ для оборонной отрасли. Сама компания настроена на работу на российском рынке. Это дает нам основания быть уверенными в качестве продукции и надежности поставок. По поводу партнерских программ – обращайтесь в компанию КОМПЭЛ, и мы рассмотрим этот вопрос в индивидуальном порядке.
Возможно ли использовать полученные знания при работе с другими батарейками?
Полученные знания можно использовать при работе с однотипными батарейками других производителей. Химия и конструкция одинаковы, хотя могут быть отдельные нюансы, связанные с теми или иными химическими добавками, отличиями в технологии изготовления, но по сути батарейки обладают схожими характеристиками и в одинаковых условиях ведут себя схожим образом.
Прошу осветить вопрос: быстрое тестирование батарей для оценки их состояния через 5-10 лет и депассивация через 5 лет хранения.
Вопрос сложный, точно на него ответить я бы не взялся. Дело в том, что мы не знаем, в каких условиях батарейка будет храниться следующие 5 лет. Именно эти условия будут влиять на пассивацию, на потерю емкости. И как распространить данные, полученные при тестировании элемента сейчас, на период через 10 лет? Могу лишь повториться: мы можем, например, провести ускоренный тест. Если будет получен адекватный результат, мы можем считать, что с батарейкой все в порядке и она поведет себя через 10 лет именно так, как заявляет производитель.
О пассивации/депассивации литиевых элементов питания: какая процедура депассивации правильна?
Про это я говорил в презентации: важно не закорачивать батарейку, руководствоваться данными, которые дает производитель, т.е. нагрузить батарейку на определенное сопротивление и выдержать в течение определенного времени. После этого необходимо проверить напряжение на батарейке под нагрузкой. Если напряжение достигло определенной величины, считается, что батарейка депасивирована.
Имеются ли в ассортименте Fanso ионисторы?
Да, у компании Fanso они имеются, изготовлены по литий-ионной технологии.
Как правильно депассивировать батарейку в устройстве непосредственно во время эксплуатации?
Действительно, литий-тионилхлоридный элемент подвержен пассивации в устройстве, если в нем есть длительные периоды ожидания – несколько месяцев. Ток потребления после такого периода ожидания может составлять, например, десятки миллиампер. Эффект пассивации при этом произойдет, и устройство может не заработать. Для предотвращения этого можно обеспечить разряд небольшим током или организовать импульсный разряд. В зависимости от типа элемента можно подобрать различные режимы работы. Вы можете обращаться к нам с профилем работы вашего устройства – мы или производитель предложим дополнительный тип разряда, чтобы устройство не ушло в пассивацию и, соответственно, чтобы не было проблем при его включении через какие-то промежутки времени.
Под супер-конди вы имели в виду псевдо-конди?
нет, не псевдоконденсаторы, а суперконденсаторы по гибридной технологии. Fanso не производит псевдоконденсаторы. У псевдоконденсаторов электрохимические реакции происходят на поверхности обоих электродов, а у гибридных – на поверхности одного. Псевдоконденсаторы стоят максимально близко к аккумуляторам, а гибридные – в промежуточном положении между двоенослойными и псевдоконденсаторами. Для подробного разговора об этом нужен отдельный вебинар по ионисторам. Если у вас есть заинтересованность в этом – прошу сообщать нам.
Есть ли серия с температурным диапазоном одновременно -55°С и +150°С?
К сожалению, таких батареек нет. Надо выбирать: либо -55°С и +80°С, либо -40°С или -20°С и +150°С. Это две разные группы продуктов – они изготавливаются по разным технологиям с использованием разных добавок, и совместить эти технологии пока не получалось, а возможно, в этом не видели необходимости.
Пронормирована ли где-либо графическая пара «отдаваемый ток/напряжение» на тионилхлоридном элементе в зависимости от времени пассивации током уровня микроампера/субмикроампера?
Нет, к сожалению, в общем доступе такие данные не предоставляются, потому что специально это не исследуется. Это достаточно длительный процесс: как поведет себя батарейка при разряде ее токами на уровне долей микроампера? Если у вас есть реальное устройство, в котором реализован этот режим, напишите нам по адресу, указанному мной в конце презентации, и мы попробуем проработать этот вопрос с производителем. Возможно, мы получим конкретный ответ. Пока данных на уровне субмикроампера в связи с длительностью пассивации нет.
За какое время саморазряд 1-2%?
За год
Есть ли у Fanso прицел по изготовлению химических источников питания с верхним пределом температуры +180°С — +210°С?
Пока мне про это неизвестно. Но даже элементы, работающие на верхней температуре +150°С, продаются достаточно ограниченно. Запросов на подобный температурный диапазон лично у меня не было ни разу. И о подобных запросах на Fanso я тоже ничего не слышал.
Почему величина саморазряда в расчетах значительно выше, чем приведенная в документации? Есть ли графики зависимости саморазряда от температуры хранения и эксплуатации?
В документации, как правило, приводится величина саморазряда при определенных условиях. Обычно это +25°С. При этой температуре величина саморазряда — на уровне 0,5 – 1%. В расчетах мы всегда берем несколько большую величину, потому что устройство будет эксплуатироваться как в положительной температурной области (до +40°С), так и в отрицательной. Поэтому саморазряд реально будет несколько выше. Обеспечить идеальные условия не всегда возможно.
Есть ли графики зависимости саморазряда от температуры хранения?
Такие графики мы не получали, однако получали некоторые цифры: например, если мы указываем производителю, что температура хранения будет +40°С, он отвечает, что в этом случае для спиральной конструкции саморазряд будет порядка 10%. У производителя такие данные имеются, но в документации не публикуются; если это действительно важный вопрос, можно попытаться запросить его – пишите мне на электронную почту.
8. Какая электрическая система – тионилхлорид или диоксид марганца – рекомендуется для следующего сценария и почему? – изделие постоянно питается от сети, от батареи ток не потребляется, десятки нА в цепи контроля. Периодически, раз в месяц, происходит отключение питания, и часы реального времени изделия переключаются на батарею с потреблением — единицы мкА. Иногда – раз в сутки – под батарейным питанием возникает потребность работы микроконтроллера изделия.
Прежде всего, конечно, приходит в голову именно тионилхлоридная химия, но непонятно условие «иногда, раз в сутки». Если имеется в виду «каждые сутки», то тионилхлорид поведет себя нормально; если перед этим в течение длительного времени (несколько месяцев, полгода или более) будет наноамперное потребление, а потом сразу — десятки миллиампер, то это уже граничная величина, и нужно смотреть на значение напряжения отсечки. Если оно будет в районе 3 В, тионилхлорид может и не потянуть, потребуется диоксид марганца, если ниже – он может справиться. То есть надо разобраться с временем – в какие временные промежутки возникают эти десятки миллиампер, и каково напряжение отсечки. Данных предоставлено много, но они недостаточны.
При потреблении устройство порядка 20 мкА ток утечки ионистора становится соизмеримым.
Да, это так. У ионисторов бывает ток утечки на уровне нескольких микроампер, бывает выше или ниже. Приходится делать выбор: мы уходим от провала напряжения, и наше устройство всегда будет работать, но при этом мы потеряем часть продолжительности жизни батарейки на постоянное поддержание заряда ионистора.
Ионисторы сильно деградируют при температуре +50°С и выше.
Ионисторы бывают разные; конечно, деградация при высокой температуре у них наблюдается, вопрос – насколько быстрая или несильная. Для своих ионисторов Fanso заявляет температуру до +85°С и поставляет готовые гибриды, уже с батарейками, у которых температурный диапазон не снижен по отношению к температурному диапазону батарейки. Если бы там было существенное ухудшение, они бы делали какую-либо поправку.
Какое время депассивации при токе потребления в сотни миллиампер? Есть ли графики или формулы зависимости?
Я привел данные по таблице, где сказано, как депассивировать. По сути, после депассивации элемент должен восстановить свои параметры, заявленные в даташите. Если там заявлен нормальный ток в сотни миллиампер, то он должен их давать, но в этом случае надо обратить внимание на напряжение, при котором он будет давать этот ток. То есть после депассивации проверка элемента происходит не на максимальном его токе. На максимальном — напряжение, конечно же, может просесть ниже. Здесь нужно отметить, что данные в даташите приведены для свежего элемента – примерно три месяца после изготовления. Затем элемент уходит в пассивацию, мы его восстанавливаем, и сразу после восстановления он не обязан обеспечить параметры, соответствующие даташиту. Он восстановится и для нормальных токов — будет работать, а затем, непосредственно в устройстве, восстановится до близкого к исходному состояния. Поэтому, если речь идет о сотнях миллиампер, надо смотреть, каков тип элемента, какие токи он должен обеспечивать, — скажем, если это элемент типа С или D, спиральной конструкции, то, скорее всего, обеспечит, если это бобинная конструкция, надо точнее взглянуть на данные даташита. А руководствоваться при этом надо данными, которые я уже приводил.
Как быстро проявляется пассивация? Было озвучено, что 6 месяцев до ее появления после активации. То есть, если режим работы устройства – один раз в неделю, то эффекта не будет.
Все верно, эффекта может и не быть. Если каждую неделю мы потребляем нормальный импульс тока или несколько импульсов, или происходит постоянный разряд – в пассивацию элемент может и не уйти. Пассивация все же проявляется с течением времени, когда мы хотим получить от устройства повышенные значения тока. Если токи небольшие, уровней микроампер или единиц миллиампер, пассивацию мы можем вообще не заметить, даже если она произойдет. Я приводил графики для батареек на токе 150 Ма – там пассивация не всегда приводила к прекращению работы устройства.
Встроен ли в батарейки Fanso предохранитель, как у некоторых других производителей?
Нет, предохранителя нет, но имеется позистор. Дело в том, что предохранитель существенно помогает, но после его срабатывания батарейка неработоспособна. С другой стороны, имеется правило, что транзистор, защищенный предохранителем, перегорает быстрее предохранителя. Хотя к батарейкам это не совсем применимо, но в данном случае на месте предохранителя – позистор.
Каким образом вы тестируете емкость? Не пять же лет разряжаете батарейку?
Конечно, не пять, но – длительный период: от полугода до полутора лет – это реально так. Например, тест, о котором я говорил, рассчитан где-то на полгода. Перед этим мы тестировали батарейки Fanso и других брендов, и этот тест занял больше года. В реальности там было несколько серий тестов: на длительный разряд, на импульсный разряд, на разряд с холода. Некоторые тесты проходят быстрее, некоторые медленнее, но действительно – это длительный процесс.
Вы объяснили, что правильное тестирование – только при нормальном разряде.
Да, конечно, при нормальном разряде или, по крайней мере, при разряде, указанном в даташите производителя, чтобы была возможность не просто руководствоваться какими-то персональными расчетами, а именно сравнить их с указанными в даташите. Тогда это будет правильное тестирование.
Были ли зафиксированы случаи разрушения элементов до выработки ресурса, коррозия корпуса, течь электролита?
С Fanso такого пока не было. Аккумуляторы при длительном хранении, при разряде – сдуваются. По батарейкам вытекания электролита замечено не было. Некоторые производители делают защиту: если элемент разряжается полностью, внутри происходит определенное срабатывание защитного элемента, и батарейка полностью отключается, напряжение становится равным нулю. С Fanso мы пока этого не заметили. Специально этот вопрос мы производителю не задавали, реализован или нет такой эффект, я сказать не могу.
Как меняются характеристики батарей при низких температурах?
В презентации я упоминал, как они меняются: снижается емкость, поскольку при отрицательных температурах химические реакции замедляются, батарейка не может отдать большой ток; или у нее будет зафиксировано существенное снижение напряжения. В даташитах эти графики приведены, внимательно посмотрите их – и вы найдете ответ на свой вопрос.
Как можно принудительно пассивировать элемент, чтобы уменьшить его саморазряд для длительного хранения?
Принудительная пассивация возрастает при повышении температуры. То есть элемент можно, например, нагреть. При этом скорость химических реакций увеличится, как и толщина пассивационной пленки. Но лучше этого не делать, а просто, если есть возможность, хранить элемент в нормальных условиях: от +15 до +25°С, не повышая температуру. При этих температурах образуется нормальная пассивационная пленка, и элемент будет нормально себя вести в плане саморазряда.
Суперконденсатор Fanso нельзя разряжать ниже 2,5 – а он поставляется в заряженном виде? Как производить монтаж таких суперконденсаторов – аналогично ли технологии монтажа батареек?
Да, он поставляется заряженным, потому что он просто не может быть незаряженным – это не конденсатор с двойным слоем, и заряд у него всегда имеется. По монтажу – поскольку мы подключаем его параллельно батарейке, а на ней уже есть заряд, то я не вижу тут никаких нюансов и не очень понимаю, в чем тут подводный камень. Попробуйте написать мне письмо с более конкретной формулировкой вопроса. Можно поставить его не в плату с электроникой, а вынести непосредственно к батарее, чтобы он подключался тогда, когда подключается она.
Есть ли батарейки Fanso на 1,5 В, типоразмер ААА?
Нет, Fanso делает первичные ХИТ, но только литиевые. В принципе, среди литиевых есть одна химия, которая имеет напряжение 1,5 В – специально – но в ассортименте Fanso их нет.
Если говорить про пассивацию, логично было бы предположить, что Компэл не поддерживает склад батареек (и с проводами LS)?
Мы поддерживаем склад батареек. Скажу больше: многие батарейки очень популярны и используются многими производителями. По основным типам – «пальчиковые» и «полупальчиковые» батарейки, тип С – достаточно хороший спрос, мы постоянно заказываем их на склад, и они постоянно продаются со склада, таким образом происходит круговорот батареек в природе. Какие-то специфические типы батареек могут поставляться под заказ, если объем этого заказа большой. Бездумно расширять склад мы не можем, тем более, что батарейки с течением времени пассивируются. Тип с проводами – LS – также относится к батарейкам достаточно редкого использования. Чаще всего используются батарейки без выводов, батарейки, которые паяются в плату, и батарейки с аксиальными выводами. Это более ходовые типы батареек, и мы поддерживаем их на складе. Остальные – под заказ. Вы всегда можете посмотреть их наличие на складе, в особенности – если вы подключены к системе ДМС. Конечно, мы тоже анализируем, что можем продать за реальный период времени, чтобы батарейки не лежали на нашем складе годами.
•••

Наши информационные каналы

О компании Fanso

Компания Fanso специализируется на производстве первичных литиевых элементов питания (литиевых батареек). Основной продукцией компании являются химические источники тока, выполненные на основе литий-тионилхлоридной (Li-SOCl2; 3,6 В) и литий-диоксидмарганцевой (Li-MnO2; 3,0 В) электрохимических систем. Имеющиеся производственные мощности с современным оборудованием позволяют производить ежегодно до 80 млн. батареек. В штате компании трудятся высококвалифицированные специалисты с более чем 30 л ...читать далее

Товары
Наименование
CR123A/S (FANSO)
CR14250H-LD/Molex (FANSO)
CR14505E/P (FANSO)
CR17505E/S (FANSO)
ER14250H/S (FANSO)
ER14505H/S (FANSO)
ER18505M/S (FANSO)
ER26500M/P (FANSO)
ER34615M/S (FANSO)