Тестирование литиевых батареек Fanso в нормальных условиях. Часть 2

12 августа 2019

Сергей Миронов (КОМПЭЛ)

Продолжается полугодовой тест на постоянный разряд в нормальных условиях самых известных моделей литий-тионилхлоридных и литий-диоксидмарганцевых батареек Fanso. 

19 апреля 2019 года мы начали тестирование литиевых батареек Fanso при нормальных условиях в режиме постоянного разряда, о чем написали в статье «Тестирование литиевых батареек Fanso при нормальных условиях. Часть 1». Там же были указаны условия и режим проведения эксперимента. С начала эксперимента прошло уже около трех месяцев, и мы предлагаем посмотреть на промежуточные результаты (рисунки 1…4).

Рис. 1. ER14505M/S: №1.1 – канал 1, обозначенный красным цветом; №1.2 – канал 2, обозначенный синим цветом

Рис. 2. CR14505E/P: №2.1 – канал 1, обозначенный желтым цветом; №2.2 – канал 2, обозначенный зеленым цветом

Рис. 3. ER14505H/S: №3.1 – канал 1, обозначенный оранжевым цветом; №3.2 – канал 2, обозначенный красным цветом

Рис. 4. CR123A/S: №4.1 – канал 1, обозначенный оранжевым цветом; №4.2 – канал 2, обозначенный зеленым цветом

На всех графиках горизонтальная ось – это ось времени (часы/дни), а вертикальная – ось измеренного под нагрузкой напряжения на батарейках (милливольты). На каждом графике имеются по две зависимости в соответствии с испытуемыми образцами.

По графикам на рисунках 1…3 видно, что до завершения эксперимента еще далеко, а вот график на рисунке 4 показывает, что для батареек CR123A/S эксперимент завершился. Рассчитаем полученную емкость.
Напряжение на этих батарейках опустилось ниже 2 В.

С начала нашего эксперимента эти батарейки отработали:

• образец №4.1 – 1882,5 часа (78,4 суток);
• образец №4.2 – 1917 часов (79,9 суток).

Разница в продолжительности работы между образцами составила всего 34,5 часа (1,5 суток), что является хорошим показателем по разбросу параметров.

В используемом нами измерительном стенде была выбрана частота записи результатов измерения через каждые 5 минут. В результате мы получили таблицу с очень большим количеством данных, поэтому здесь она не приводится (если эти данные интересны – мы можем предоставить их по запросу).

По данным технической документации, данный тип батареек при токе разряда 5 мА должен отработать около 300 часов и показать емкость 1500 мА⋅ч (рисунок 5). 

Рис. 5. График разряда CR123A/S производства Fanso при температуре 25°C

В нашем случае разряд батарейки осуществлялся током в пять раз меньше (около 1 мА), а продолжительность работы превзошла декларируемую производителем более чем в 5 раз. В первом приближении можно сказать, что батарейки подтвердили и даже превысили заявленную емкость.

Емкость батарейки на определенном токе разряда – это площадь, ограниченная кривой разряда на этом токе (интеграл). Поэтому для более точного подсчета емкости мы воспользуемся программой Excel и рассчитаем определенные интегралы на указанных выше временных отрезках методом трапеций. Поскольку отсчеты снимались каждые 5 минут, полученный результат будет иметь очень высокую точность (изменения напряжения/тока между отчетами на основной части наблюдения происходили в четвертом разряде, то есть точность составляла единицы милливольт).

В результате расчета мы получили значения емкости 1660 мА⋅ч для образца №4.1 и 1704 мА⋅ч для образца №4.2. Значения емкости для элементов CR123A/S – выше, чем указано в технической документации (1500 мА⋅ч). Можно сказать, что это связано с меньшим значением тока разряда, но если обратиться к рисунку 6, то можно заметить очень слабую зависимость емкости от тока при токах разряда от 1 до 5 мА в нормальных условиях (кривая зеленого цвета).

Рис. 6. Зависимость емкости от тока разряда для CR123A/S производства Fanso

Конечно, полученные результаты работы батарейки CR123A/S не характеризуют ее полностью. Дело в том, что данный тип батареек предназначен для разряда повышенными токами или для работы в импульсном режиме с импульсами тока в диапазоне от нескольких сотен миллиампер до единиц ампер. В дальнейшем мы планируем провести и такие эксперименты, чтобы поделиться с вами полученным результатом.

Рассматривая полученные графики, можно обратить внимание на практически отсутствующие различия в разрядных кривых между испытываемыми образцами одного типа и пилообразный характер этих кривых разряда. Амплитуда всплесков “пилы”составляет несколько милливольт (до 10 мВ). Идентичность кривых разряда говорит о хорошей повторяемости параметров образцов батареек, а пилообразный вид кривых связан с суточными колебаниями температуры на несколько градусов в месте проведения эксперимента: ночью холоднее и напряжение ниже, а днем теплее и напряжение выше. Подобные колебания присутствуют и на всех литиевых элементах, которые мы испытывали ранее. Это говорит о наличии зависимости напряжения на батарейке от температуры, и на это нужно обращать внимание, если предполагается работа устройства в широком температурном диапазоне. Зависимость напряжения от температуры всегда приводится в технической документации на батарейки.

Наш эксперимент еще не закончен. По мере его проведения мы представим результаты по другим батарейкам.

Ранее опубликованные части

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