№3 / 2017 / статья 9

Сравнительное тестирование литий-тионилхлоридных батареек

Сергей Миронов (КОМПЭЛ)

 Часть 2.

Действительно ли сравнительно дорогие, но широко используемые в промышленности литий-тионилхлоридные элементы питания стоят своих денег? Ответить на этот вопрос поможет тестирование элементов питания типоразмера АА семи различных производителей, проводимое инженерами компании КОМПЭЛ.

В предыдущем номере журнала мы анонсировали сравнительное тестирование литий-тионилхлоридных батареек различных производителей. Напомню: мы взяли по две батарейки разных производителей – SAFT, EEMB, VARTA , MINAMOTO, EVE, ROBITON и Vitzrocell. Один комплект образцов – по одной батарейке от каждого производителя – мы тестируем постоянной нагрузкой 3,3 кОм при температуре -20°С. Второй комплект образцов тестируется в импульсном режиме нагрузкой 75 Ом длительностью 150 миллисекунд 1 раз в минуту.

Эксперимент по тестированию запущен 27.02.2017 г в 11:00.

В первую очередь хотелось бы уточнить момент, связанный с путаницей в наименовании батарейки производителя Vitzrocell (торговая марка Tekcell), о котором шла речь в первой части. Мы запросили представителя компании и получили подтвержденный ответ, что действительно произошла неверная маркировка элемента. Необходимо верить не тому, что написано, а цвету этикетки. Синий цвет этикетки соответствует элементу SB-AA11 (как мы и предполагали). Следовательно, данный элемент имеет бобинную конструкцию, и он может на равных испытываться со всеми остальными выбранными нами батарейками.

На момент написания тестирование продолжается уже 18 дней. Можно представить некоторые промежуточные результаты и выводы.

У нас одновременно происходит два тестирования (условия тестов были оговорены ранее). Вначале скажем про тест разряда на постоянное сопротивление при температуре -20°С.

В указанном тесте мы измеряем только напряжение под нагрузкой. В настоящий момент все батарейки ведут себя вполне адекватно тем условиям, в которых они находятся, и их результаты похожи друг на друга. Явные лидеры и явные аутсайдеры отсутствуют (таблица 1). Разница напряжений между “плохим” и “хорошим” элементами не превышает 0,2 В и стабильно держится не ниже 3,3 В.

Таблица 1. Результаты тестирования. Разряд на постоянное сопротивление при температуре -20°С.

Дата измерения/производитель Напряжение на нагрузке 3,3 кОм при температуре -20°С
VARTA Minamoto EEMB EVE Robiton SAFT Tekcell
27.02. 3,59 3,6 3,52 3,52 3,61 3,6 3,54
28.02. 3,42 3,53 3,51 3,49 3,54 3,44 3,37
01.03. 3,31 3,51 3,49 3,48 3,51 3,42 3,34
02.03. 3,31 3,5 3,49 3,48 3,51 3,41 3,34
03.03. 3,31 3,5 3,49 3,48 3,51 3,41 3,33
06.03. 3,3 3,49 3,48 3,46 3,5 3,4 3,32
09.03. 3,17 3,52 3,51 3,49 3,52 3,43 3,35
10.03. 3,49 3,52 3,51 3,5 3,52 3,43 3,35
13.03. 3,26 3,5 3,48 3,46 3,5 3,39 3,32
14.03. 3,33 3,5 3,49 3,47 3,51 3,4 3,33
16.03. 3,33 3,52 3,51 3,49 3,52 3,44 3,35

По данным таблицы 1 можно заметить немного неожиданный результат, согласно которому максимальное снижение напряжения в первые сутки (на 0,16…0,17 В) произошло у именитых европейских производителей VARTA и SAFT. Причем у батареек VARTA существенное снижение напряжения по сравнению с остальными производителями наблюдалось и на вторые сутки (на 0,11 В).

Наверное, это можно объяснить длительным периодом хранения батарейки в неизвестных нам условиях. С момента производства этой батарейки прошло уже более 3 лет, а перед постановкой на тестирование мы не выполнили депассивацию, поскольку после проверки на ток разряда 10 мА пришли к выводу, что этого не требуется. Также у данной батарейки были замечены непонятные скачки напряжения вниз и вверх 09.03 и 10.03.

Снижение напряжения у SAFT оказалось точно соответствующим информации, указанной в даташите (рисунок 1), что говорит о хорошей предсказуемости и повторяемости заявленных параметров батареек у данного производителя.

Рис. 1. Зависимость напряжения батарейки LS 14500 производства компании SAFT от температуры

Рис. 1. Зависимость напряжения батарейки LS 14500 производства компании SAFT от температуры

Среди азиатских производителей максимальное снижение напряжения на 0,17 В наблюдалось у Vitzrocell.

Данное снижение напряжения не является сколь бы то ни было существенным фактором, просто оно было замечено в ходе эксперимента.

Минимальное снижение напряжения (на 0,01 В) наблюдалось у производителя EEMB. По этому показателю в этом режиме он оказался лучшим.

Следует заметить, что нагрузка к батарейкам подключалась уже после того, как они были выдержаны в камере холода 1 час и успели охладиться.

По-своему интересны и результаты, которые можно видеть во втором тесте – в режиме импульсного разряда (таблица 2). В этой таблице приведены только значения напряжения на холостом ходу и под нагрузкой. Расчетные значения внутреннего сопротивления и график его поведения покажем в следующем отчете. Заметим, что батарейки разряжаются на постоянное сопротивление значением 75 Ом, и при различном напряжении на этом резисторе через него течет и различный ток. Таким образом, батарейки разряжаются импульсным током, зависящим от конкретного значения напряжения на нагрузке (резисторе) в данный момент времени.

Таблица 2. Результат тестирования в режиме импульсного разряда

Дата измерения/производитель Напряжение (холостой ход/нагрузка), В
VARTA Minamoto EEMB EVE Robiton SAFT Tekcell
27.02. 3,68/2,08 3,7/2,92 3,7/3 3,7/3,22 3,7/3,16 3,68/3,22 3,68/2,7
27.02. через 1 час после начала 3,68/2,4 3,7/3,16 3,7/3,1 3,7/3,18 3,7/3,26 3,66/3,24 3,66/2,78
28.02. 3,68/2,98 3,7/3,34 3,7/3,26 3,7/3,16 3,7/3,38 3,66/3,32 3,68/3,22
01.03. 3,68/3,02 3,7/3,38 3,7/3,28 3,7/3,16 3,7/3,38 3,66/3,34 3,68/3,24
02.03. 3,68/3,06 3,7/3,38 3,7/3,3 3,7/3,16 3,7/3,4 3,66/3,34 3,68/3,24
03.03. 3,68/3,04 3,7/3,38 3,68/3,3 3,68/3,18 3,68/3,4 3,66/3,34 3,68/3,28
06.03. 3,68/3,06 3,68/3,36 3,68/3,28 3,68/3,2 3,68/3,4 3,64/3,4 3,68/3,32
09.03. 3,68/3,14 3,68/3,34 3,68/3,26 3,68/3,18 3,68/3,38 3,66/3,36 3,68/3,34
10.03. 3,68/3,3,14 3,68/3,34 3,68/3,26 3,68/3,18 3,68/3,38 3,66/3,36 3,68/3,32
13.03. 3,68/3,16 3,68/3,34 3,68/3,24 3,68/3,22 3,68/3,38 3,66/3,36 3,68/3,32
14.03. 3,68/3,16 3,68/3,34 3,68/3,24 3,68/3,22 3,68/3,38 3,66/3,36 3,68/3,34
16.03. 3,68/3,28 3,68/3,4 3,68/3,28 3,68/3,24 /3,68/3,4 3,66/3,38 3,68/3,34

В самом начале тестирования при импульсном токе в несколько десятков миллиампер оказалось, что батарейка Varta все-таки запассивирована. Ранее мы проверяли наши батарейки постоянным током 10 мА. Просадка напряжения была несущественной у всех батареек, на основании чего мы и сделали вывод, что депассивации не требуется. Однако при попытке разрядить эту батарейку током около 30 мА напряжение на ней понизилось до 2,08 В. На практике это значение является напряжением отсечки большинства приборов. В течении первого часа напряжение медленно поднималось до значения 2,4 В и только на следующие сутки оно выросло до значения 3,02 В.

Отсюда следует вывод, что за 3 года хранения батарейка достаточно глубоко запассивировалась, и эффект пассивации хорошо заметен при разряде токами в несколько десятков миллиампер и выше. При токах разряда в доли и единицы миллиампер эффект пассивации незаметен, и в устройствах с подобным током депассивация может произойти сама незаметно для пользователя.

Минимальная просадка напряжения, а соответственно, и минимальное внутреннее сопротивление в начальный момент были у французского производителя SAFT. Это подтверждает, что источники тока этого производителя менее склонны к пассивации по отношению к батарейкам других производителей.

Среди азиатских производителей максимальная просадка напряжения наблюдалась у Minamoto (0,78 В), Tekcell (0,98 В). Остальные производители показали неплохой средний результат.

На рисунке 2 показаны осциллограммы напряжения холостого хода и на нагрузке, полученные 16.03.2017 г.

VARTA

VARTA

MINAMOTO

MINAMOTO

EEMB

EEMB

EVE

EVE

ROBITON

ROBITON

SAFT

SAFT

TEKCELL

TEKCELL

Рис. 2. Осциллограмы напряжения на батарейках в импульсном режиме

Вывод: Несмотря на некоторые нюансы, все образцы пока работают достаточно стабильно. Наше тестирование продолжается. Дальнейшие результаты читайте в следующем номере.

Часть 1.

Часть 3.

Часть 4. 

EEMB__NE_03_17