Schnelle Antwort
Wählen Sie einkundenspezifischer Lithium-Polymer-Teigy wenn Ihr Produkt eine bestimmte Größe, Form, Dicke, Spannung, Kapazität, Entladerate, einen bestimmten Anschluss oder ein Schutzsystem erfordert, das Standardbatterien nicht bieten können.
Definieren Sie für ein OEM/ODM-Batterieprojekt die folgenden Anforderungen, bevor Sie ein Angebot anfordern:
Maximale Batterieabmessungen
Nennspannung und Zielkapazität
Dauer- und Spitzenstrom
Erforderliche Laufzeita
Betriebs- und Ladetemperaturbereich
Anforderungen an Steckverbinder und Kabel
PCM- oder BMS-Anforderungen
Zielzertifizierungen
Prototypenmenge
Geschätzte jährliche Produktionsmenge
Der Batteriehersteller kann dann den geeigneten Zelltyp, Formfaktor, Schutzsystem, Packungsaufbau und Herstellungsprozess bewerten.
1. Wichtige Spezifikationen für einen kundenspezifischen LiPo-Akku
Eine sinnvolle Anfrage für eine kundenspezifische Batterie erfordert viel mehr Informationen als nur Spannung und Kapazität.
Zwei Batterien mit gleicher Nennspannung und Kapazität benötigen möglicherweise sehr unterschiedliche:
- Zellenabmessungen
- Elektrodendesigns
- Entladefähigkeiten
- Schutzschaltungen
- Drahtstärken
- Anschlüsse
- Mechanische Strukturen
Temperatureigenschaften
Die folgenden Spezifikationen sollten daher zusammen betrachtet werden.
► 3.1 Batterieabmessungen
Definieren Sie die maximal verfügbare Batteriehülle als:
Länge × Breite × Dicke
Der verfügbare Platz sollte ausreichend Platz für die komplette Batteriebaugruppe bieten, einschließlich:
- Zellkörper
- PCM oder BMS
- Batterielaschen
- Isoliermaterialien
- Anschlussdrähte
- Steckverbinderabstand
- Bei Bedarf mechanische Einhausung
Aufgrund mechanischer und elektrochemischer Veränderungen innerhalb der Zelle können Pouch-Zellen während längerer Zyklen an Dicke zunehmen.
Für die Gehäusekonstruktion im frühen-Stadium ist eine Dickenausdehnungszugabe von ca8%–12%kann in Betracht gezogen werden, obwohl die endgültige Toleranz für das spezifische Zelldesign und die spezifische Anwendung bestätigt werden sollte [1].
► 3.2 Nennspannung
Standardmäßige Lithium--Ionen-Polymer-Pouchzellen verwenden üblicherweise etwa:
- Nennspannung: 3,7 V
- Volle-Ladespannung: 4,2 V [2]
Hochspannungs-LiPo-Zellen können höhere Ladegrenzen verwenden, z. B.:
- 4.35 V
- 4.40 V
Die genaue Ladespannung hängt von der Zellchemie und dem Elektrolytsystem ab [3].
Für Systeme, die eine höhere Spannung erfordern, können mehrere Zellen in Reihe geschaltet werden.
Zu den typischen nominalen Packspannungen gehören:
- 1S: ca. 3,7 V
- 2S: ca. 7,4 V
- 3S: ca. 11,1 V
Parallele Konfigurationen können verwendet werden, wenn eine größere Gesamtkapazität erforderlich ist.
Die Batteriekonfiguration sollte zusammen mit der Stromversorgungsarchitektur und dem Ladesystem des Geräts ausgewählt werden.
► 3.3 Batteriekapazität
Die Batteriekapazität wird normalerweise angegeben in:
- mAh
- Ah
Bei einer gegebenen Batteriechemie und -konstruktion ist das verfügbare Zellvolumen einer der Hauptfaktoren, die die Kapazität begrenzen.
Wenn die Produktabmessungen stark eingeschränkt sind, müssen Ingenieure möglicherweise Folgendes abwägen:
- Ziellaufzeit
- Batteriedicke
- Entladestrom
- Betriebsspannung
- Stromverbrauch des Produkts
Für die gleichen physikalischen Abmessungen gilt:hoch StromspannungLipoZellen(3,8 / 3,85 V) kann immer eine höhere Kapazität liefern.
Die Angabe der erwarteten Laufzeit und des tatsächlichen Gerätelastprofils ist oft sinnvoller als nur die Angabe der Kapazität.
► 3.4 Dauer- und Spitzenstrom
Die aktuelle Nachfrage ist einer der wichtigsten Faktoren bei der Zellauswahl.
Die Ausschreibung sollte Folgendes klar definieren:
- Normaler Dauerstrom
- Maximaler Dauerstrom
- Spitzenstrom
- Spitzen-aktuelle Dauer
- Spitzen-aktuelle Frequenz
- Akzeptabler Spannungsabfall
Ein IoT-Sensor mit geringem Stromverbrauch und eine Drohne verwenden möglicherweise Batterien mit ähnlichen Kapazitäten, erfordern jedoch sehr unterschiedliche interne Zelldesigns.
Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterien erfordern im Allgemeinen einen geringeren Innenwiderstand und geeignete Elektroden- und Stromabnehmerkonstruktionen. Höhere Entladungsraten erhöhen auch die interne Wärmeerzeugung, sodass das thermische Verhalten ein wichtiger Bestandteil des Zell- und Packdesigns ist [4].
Zu den typischen Hochstromanwendungen gehören:
- Drohnen
- Robotik
- Elektrowerkzeuge
- RC-Ausrüstung
- Tragbare Motoren
- Leistungsstarke-Handgeräte
4. Benutzerdefinierte Formen und Formfaktoren
Einer der Hauptvorteile der Lithium-Polymer-Beuteltechnologie ist die mechanische Flexibilität.
► 4.1 Ultra-Thin LiPo-Akkus
Ultra-dünne Batterien werden häufig in Betracht gezogen für:
- Smartcards
- RFID-Geräte
- Medizinische Pflaster
- Tragbare Sensoren
- Schlanke Tracking-Produkte
- Kompakte tragbare Elektronik
Spezielle Lithium-Polymer-Pouchzellen können in Dickenbereichen von ca0,4–1,5 mmfür bestimmte ultradünne Anwendungen, abhängig von der erforderlichen Kapazität und Konstruktion [5].
► 4.2 Gebogene Lithium-Polymer-Batterien
Gebogene oder bogenförmige Batterien eignen sich möglicherweise für Produkte wie:
- Intelligente Ringe
- Am Handgelenk getragene-Elektronik
- Intelligente Helme
- Tragbare medizinische Geräte
- Gebogene Unterhaltungselektronik
Die genaue Geometrie muss während der Entwicklung evaluiert werden, da Krümmung, nutzbare Elektrodenfläche, Kapazität, mechanische Beanspruchung und Fertigungsmöglichkeit miteinander verknüpft sind.
► 4.3 Runde und unregelmäßige Batterien
Kundenspezifische Pouch-Zellen können auch wie folgt entworfen werden:
- Kreisförmige Formen
- Halb-runde Formen
- Polygonale Formen
- Trapezförmige Formen
- Schmale rechteckige Formen
- Andere anwendungsspezifische-Geometrien
Diese Designs können nützlich sein, wenn eine herkömmliche rechteckige Batterie ein erhebliches ungenutztes Innenvolumen hinterlassen würde.
5. PCM, BMS, Anschlüsse und Pack-Integration
Die Lithium-Polymer-Zelle ist nur ein Teil einer kompletten OEM-Batterielösung.
Abhängig von der Produktarchitektur kann die Batterie außerdem Folgendes erfordern:
- PCM
- Intelligentes BMS
- Temperatursensor
- Tankanzeige
- Kommunikationsschnittstelle
- Kabelbaum
- Stecker
- Mechanisches Gehäuse
► 5.1 Grundlegendes PCM
Eine grundlegende Schutzschaltung bietet üblicherweise Folgendes:
- Überladeschutz
- Über-Schutz vor Überentladung
- Überstromschutz
- Kurzschlussschutz-
Diese Schutzfunktionen sollen dazu beitragen, wiederaufladbare Lithiumzellen innerhalb definierter elektrischer Betriebsgrenzen zu halten [6].
Für viele einfache Einzelzellen-Verbrauchergeräte kann ein einfaches PCM ausreichend sein.
► 5.2 Intelligentes BMS
Fortgeschrittenere Geräte erfordern möglicherweise ein intelligentes BMS, das Folgendes bietet:
- Status-der-Ladeüberwachung
- Status-der-Gesundheitsüberwachung
- Temperaturüberwachung
- Zellausgleich
- Kommunikation mit dem Hostsystem
- Batteriediagnose
Typische Kommunikationsschnittstellen können sein:
- I2C
- SMBus
- UART
- CANbus
Die geeignete BMS-Architektur hängt vom Endprodukt ab.
Ein kleines Verbrauchergerät erfordert möglicherweise nur einen grundlegenden Schutz, während industrielle, medizinische oder angeschlossene Geräte möglicherweise eine kontinuierliche Batterieüberwachung und Kommunikation erfordern.
► 5.3 Anschlüsse und Anschlusskabel
Bei Prototypen- und Produktionsprojekten sollten Ingenieure Folgendes klar spezifizieren:
- Hersteller von Steckverbindern
- Genaue Teilenummer des Steckers
- Drahtstärke
- Kabellänge
- Polarität
- Richtung des Drahtausgangs
- Temperatur-Sensorkabel, falls erforderlich
Zu den gängigen Batteriesteckverbinderfamilien gehören:
- JST
- Molex
- Hirose
- Andere kompakte Board-zu-Kabelsysteme
Geben Sie nach Möglichkeit die genaue Teilenummer des Steckers und nicht nur die Marke des Steckers an.
6. Temperatur- und Umgebungsanforderungen
Anforderungen an die Batterietemperatur sollten frühzeitig in einem OEM-Projekt definiert werden, da Anwendungen mit niedrigen{0} und hohen{1} Temperaturen möglicherweise unterschiedliche Zelldesigns erfordern.
Die Ausschreibung sollte Folgendes angeben:
- Minimale Betriebstemperatur
- Maximale Betriebstemperatur
- Mindestladetemperatur
- Maximale Ladetemperatur
- Lagertemperaturbereich
► 6.2 Anwendungen bei niedrigen-Temperaturen
Spezielle Lithium-{0}}-Ionenzellen können für einen Betrieb von etwa 100 % entwickelt werden-40 Grad.
Niedertemperatur-Elektrolytsysteme werden verwendet, um den Ionentransport zu verbessern und Leistungsverluste unter kalten Bedingungen zu reduzieren [7].
Für Niedrigtemperaturprojekte sollten Ingenieure Folgendes angeben:
- Minimale Betriebstemperatur
- Erforderliche Kapazitätserhaltung bei niedriger Temperatur
- Ob eine Aufladung unter 0 Grad erforderlich ist
- Erwartete Kaltstartbedingungen-
► 6.3 Hoch-Anwendungen
Es können auch spezielle Lithium-Ionen--Zellen für Umgebungen entwickelt werden, die ungefähr annähernd so groß sind+80 Grad bis +85 GradVerwendung thermisch stabilerer Elektrolyt- und Materialsysteme [8].
Hochtemperatur-Batterieprojekte sollten Folgendes berücksichtigen:
- Maximale Expositionstemperatur
- Belichtungsdauer
- Ladebedingungen
- Erforderliche Lebensdauer
- Schutzgrenzen
- Wärmeableitung des Gehäuses
8. Batteriezertifizierungen und Konformität
Die erforderlichen Zertifizierungen hängen ab von:
- Batteriekonfiguration
- Endgültige Bewerbung
- Transportmethode
- Zielmarkt
- Kundenspezifische-Anforderungen
► 8.1 UN38.3
Für den Transport angebotene Lithiumzellen und -batterien unterliegen Abschnitt 38.3 des Handbuchs für Tests und Kriterien der Vereinten Nationen [9].
OEM-Käufer sollten frühzeitig bestätigen, ob die endgültige Batteriekonfiguration neue UN38.3-Tests erfordert und welche Dokumentation für den Transport erforderlich ist.
► 8.2 UL 1642
UL 1642 befasst sich mit Sicherheitsanforderungen auf der Ebene von Lithiumzellen [10].
Ob UL 1642 erforderlich ist, hängt ab von:
- Endprodukt
- Kundenanforderungen
- Zielmarkt
- Zertifizierungsstrategie
► 8.3 UL 2054
UL 2054 befasst sich mit Sicherheitsanforderungen für Batteriepacks, die in Haushalts- und Gewerbeanwendungen verwendet werden [11].
Die Zertifizierung auf Zell-- und Pack{1}}-Ebene sollte nicht als austauschbare Anforderungen behandelt werden.
► 8.4 IEC 62133-2
IEC 62133-2 legt Sicherheitsanforderungen und Tests für tragbare versiegelte sekundäre Lithiumzellen und -batterien fest [12].
Dies ist häufig für tragbare wiederaufladbare Batterieprodukte relevant, die auf internationale Märkte gelangen.
► 8.5 RoHS und REACH
Bei Produkten, die auf den europäischen Markt kommen, müssen unter Umständen auch Anforderungen an die Einhaltung eingeschränkter-Substanzen und Chemikalien- berücksichtigt werden:
- RoHS
- REICHWEITE [13]
9. OEM/ODM-Checkliste für kundenspezifische Batterieanfragen
Bevor Sie ein Angebot für eine kundenspezifische Lithium-Polymer-Batterie anfordern, bereiten Sie die folgenden Informationen vor.
► 9.1 Mechanische Anforderungen
Bieten:
- Maximale Batterielänge
- Maximale Batteriebreite
- Maximale Batteriedicke
- Verfügbare Quellzulage
- Batterieinstallationsmethode
- Gehäuse- oder Gehäuseanforderungen
- Spezielle Form- oder Krümmungsanforderungen
► 9.2 Elektrische Anforderungen
Bieten:
- Nennspannung
- Zielkapazität
- Dauerstrom
- Spitzenstrom
- Spitzen-aktuelle Dauer
- •Ziellaufzeit
- Ladespannung
- Systemunterbrechung -Spannung
Für mehrzellige Systeme auch angeben:
- Erforderliche Systemspannung
- Bevorzugte Reihen-/Parallelkonfiguration, falls bereits festgelegt
► 9.3 Umgebungsanforderungen
Bieten:
- Minimale Betriebstemperatur
- Maximale Betriebstemperatur
- Mindestladetemperatur
- Maximale Ladetemperatur
- Lagertemperaturbereich-
- Gegebenenfalls Anforderungen an die Wasserdichtigkeit
- Gegebenenfalls Anforderungen an den Schutz vor eindringendem-Ingress
- Vibrations- oder mechanische -Anforderungen an Stöße, falls relevant
► 9.4 PCM- oder BMS-Anforderungen
Geben Sie an, ob das Produkt Folgendes erfordert:
- Grundlegender PCM-Schutz
- Intelligentes BMS
- Kraftstoffanzeige
- Temperaturerfassung
- Zellausgleich
- I2C-Kommunikation
- SMBus-Kommunikation
- UART-Kommunikation
- CANbus-Kommunikation
► 9.5 Anforderungen an Steckverbinder und Kabel
Bieten:
- Hersteller von Steckverbindern
- Genaue Teilenummer des Steckers
- Drahtstärke
- Kabellänge
- Polarität
- Richtung des Drahtausgangs
Eine CAD-Zeichnung, eine Verkabelungszeichnung oder ein physisches Referenzmuster können Kommunikationsfehler erheblich reduzieren.
► 9.6 Zertifizierungsanforderungen
Identifizieren Sie alle erforderlichen Standards oder Marktanforderungen, einschließlich:
- UN38.3
- UL 1642
- UL 2054
- IEC 62133-2
- CE
- RoHS
- ERREICHEN
- Kundenspezifische-Anforderungen
► 9.7 Kommerzielle Anforderungen
Bieten:
- Prototypenmenge
- Pilotproduktionsmenge-
- Geschätzte jährliche Produktionsmenge
- Zielentwicklungsplan
- Zielplan für Massenproduktion-
Je vollständiger die Ausschreibung ist, desto schneller kann der Hersteller die Machbarkeit bewerten und eine geeignete Batteriearchitektur empfehlen.
Häufig gestellte Fragen
01.Können Lithium-Polymer-Batterien in Sondergrößen hergestellt werden?
Ja.
Lithium-Polymer-Pouchbatterien können in einer Vielzahl von Längen, Breiten und Dicken entwickelt werden.
Die erreichbare Kapazität hängt ab von:
- Verfügbares Batterievolumen
- Zelldesign
- Erforderliche Entladungsfähigkeit
- Erforderliche Laufzeit
- Mechanische Einschränkungen
02. Kann ein LiPo-Akku in einer individuellen Form hergestellt werden?
Ja.
Abhängig von der Anwendung können Lithium-Polymer-Batterien entwickelt werden in:
- Rechteckige Formen
- Ultra-dünne Formen
- Geschwungene Formen
- Kreisförmige Formen
- Schmale Formen
- Andere kundenspezifische Geometrien
Die Machbarkeit ungewöhnlicher Formen sollte zusammen mit Folgendem bewertet werden:
- Kapazität
- Mechanische Struktur
- Werkzeuganforderungen
- Elektrische Leistung
- Machbarkeit der Herstellung
03. Benötigt ein kundenspezifischer LiPo-Akku ein BMS?
Wiederaufladbare Lithiumbatteriesysteme erfordern einen entsprechenden Schutz.
Eine einfache Einzelzellenanwendung kann ein einfaches PCM verwenden.
Komplexere Produkte erfordern möglicherweise ein intelligentes BMS mit:
• Batterieüberwachung
• Kraftstoffanzeige
• Temperaturerfassung
• Zellausgleich
• Kommunikationsfunktionen
Die richtige Architektur hängt von der Zellkonfiguration und den Endproduktanforderungen ab.
04. Wie wähle ich zwischen einer Standard- und einer Hochleistungs-LiPo-Zelle?
Die Entscheidung sollte auf der tatsächlichen elektrischen Last und nicht nur auf der Kapazität basieren.
Standardzellen priorisieren im Allgemeinen:
- Energiedichte
- Laufzeit
Zellen mit hoher -Rate sind für Anwendungen gedacht, die Folgendes erfordern:
- Höherer Dauerstrom
- Höherer Spitzenstrom
- Geringerer Innenwiderstand
- Bessere-Hochlastleistung
05. Wann sollten Zertifizierungsanforderungen definiert werden?
Referenzen
[1] Oh, KY, et al. (2014). „Beutelzellexpansion und mechanische Spannungsanalyse unter Langzeitzyklen.“Angewandte Energie, 136, 1088–1098.
[2] Tarascon, JM und Armand, M. (2001). „Probleme und Herausforderungen für wiederaufladbare Lithiumbatterien.“Natur, 414(6861), 359–367.
[3] Dahn, JR, et al. (2016). „Hochspannungs-Elektrolytzusätze und Abbaumechanismen in LiCoO2/Graphit-Pouch-Zellen.“Electrochimica Acta, 216, 300–310.
[4] Chen, SC, Wan, CC und Wang, YY (2005). „Thermische Analyse von Lithium-Ionen-Batterien während einer Hochentladung.“Zeitschrift für Energiequellen, 140(1), 111–124.
[5] Linden, D. & Reddy, TB (2010).Lindens Handbuch für Batterien, 4. Aufl. McGraw-Hill Education.
[6]Andrea, D. (2010).Batteriemanagementsysteme für große Lithium--Ionen-Batteriesätze. Artech-Haus.
[7] Zhang, SS, et al. (2003). „Tieftemperaturleistung von Li--Ionenzellen und Elektrolytformulierungen.“Zeitschrift für Energiequellen, 115(1), 137–140.
[8] Amine, K., et al. (2005). „Fortschrittliche Hochtemperatur-Elektrolytlösungsmittel für Automobil- und Industrie-Lithiumzellen.“Elektrochemische und Festkörper-Zustandsbuchstaben, 8(8), A429.
[9] Vereinte Nationen. (2023).UN-Empfehlungen zum Transport gefährlicher Güter: Handbuch mit Prüfungen und Kriterien, 8. überarbeitete Ausgabe, Abschnitt 38.3.
[10] Underwriters Laboratories. (2020).UL 1642: Standard für Lithiumbatterien.
[11] Underwriters Laboratories. (2021).UL 2054: Standard für Haushalts- und Gewerbebatterien.
[12]Internationale Elektrotechnische Kommission. (2017).IEC 62133-2: Sekundärzellen und Batterien, die alkalische oder andere nicht saure-Elektrolyte enthalten – Sicherheitsanforderungen für tragbare versiegelte Sekundär-Lithiumzellen und -Batterien.
[13]Europäische Union. Richtlinie 2011/65/EU (RoHS 2) und Verordnung (EG) Nr.. 1907/2006 (REACH).
