Pytanie:
Litowa bateria pastylkowa pokazująca losowość napięcia
Viral Embedded
2016-05-13 15:10:04 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Mam baterię pastylkową CR2032 i korzystam z modułu BLE 4.1. Po podłączeniu nowej baterii do modułu napięcie pokazuje 3,3 V, a po ciągłej komunikacji z aplikacją mobilną po kilku dniach napięcie baterii wynosi 1,8 V co jest minimalną wartością wymaganą dla radia BLE do komunikacji.

Po osiągnięciu tego napięcia wyjmuję baterię i wkładam nową. Teraz problem występuje, gdy nie ma stanu obciążenia, oczywiście akumulator wykazuje wyższe napięcie w porównaniu ze stanem obciążenia. Po kilku godzinach, gdy sprawdziłem napięcie akumulatora, który wyjąłem, pokazuje 2,9 V-3,0 V (czyli prawie 99%) akumulatora. Dlaczego tak się dzieje? Dlaczego napięcie od 1,8 V do 2,9 V bez ładowania akumulatora?

Dwa odpowiedzi:
Bill Dubuque
2016-05-13 20:27:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Dobre pytanie. Jest to jeden z powodów, dla których pierwotne (nieładowalne) ogniwa litowe mogą znacznie różnić się od pomocniczych (ładowalnych) ogniw litowo-jonowych, więc często jest to źródło zagadek. Mianowicie, krzywe rozładowania i pojemności Li-ion (z wyjątkiem LiFePO4) zwykle stopniowo zmniejszają się od początkowego napięcia 100% pojemności do napięcia końcowego. Jednak krzywa dla litowych ogniw pastylkowych jest zwykle znacznie mniej stroma, tj. Mniejsze nachylenie lub bardziej płaska, więc napięcie spoczynkowe obwodu otwartego prawie puste pozostaje znacznie bliżej początkowego napięcia 100% pojemności niż ma to miejsce w przypadku litowo-jonowego.

Na przykład rozważmy typową krzywą rozładowania + napięcia spoczynkowego dla baterii pastylkowej 3 V LiMnO2 CR2032 (od tutaj). Wykres przedstawia powtarzające się cykle rozładowania, gdzie każdy cykl składa się z: najpierw stałego obciążenia 1mA przez 11h, następnie 8,5h przerwy, następnie impulsu 22mA przez 10 sekund, a następnie 30 minut przerwy. Zauważ, że nawet gdy bateria pastylkowa jest bardzo bliska opróżnienia (około 360 godzin), napięcie spoczynkowe obwodu otwartego (2,7-2,8 V) pokazane przez wartości szczytowe zębów piłokształtnych nadal pozostaje bardzo bliskie początkowemu 3,0 V przy 100% wydajności.

enter image description here

Porównaj to z analogiczną typową krzywą rozładowania baterii litowo-jonowej poniżej. Zauważ, że piki opadają znacznie ostrzej w kierunku napięcia na zaciskach niż powyżej. W rzeczywistości krzywa utworzona przez spoczynkowe piki napięcia powyżej jest prawie płaska przez większość wyładowań, podczas gdy ta sama krzywa poniżej ma znacznie większe nachylenie w dół.

enter image description here

Napięcie odbija się po usunięciu obciążenia, ponieważ ogniwo ma pewną nietrywialną rezystancję wewnętrzną \ $ R \ $. Spowoduje to zapad napięcia o wartości \ $ I \ cdot R \ $ przy prądzie \ $ I \ $, który zniknie, gdy prąd spadnie z powrotem do 0. Takie odbicie napięcia nie następuje natychmiastowo z powodu stałych czasowych i wykładniczego zaniku różne wewnętrzne procesy elektrochemiczne (np. dyfuzja), które są składowymi oporu wewnętrznego. Łatwiej to zobaczyć na pierwszym wykresie, gdzie piłokształtny kształt napięcia odbicia jest bardziej widoczny. Symetrycznie, wystąpią również spadki napięcia \ $ I \ cdot R \ $, gdy prąd zostanie zwiększony, co jest widoczne w ząbkach w dół na pierwszym wykresie, gdy rozpoczyna się obciążenie 1 mA, a także w znacznie większych spadkach przy 22 mA ( ale nie wytrzymują wystarczająco długo, aby łatwo zaobserwować kształt zęba piłokształtnego).

Podsumowując, ponieważ podstawowe litowe ogniwa pastylkowe mają bardziej płaską krzywą rozładowania niż ogniwa litowo-jonowe, są trudniejsze w użyciu ich napięcie spoczynkowe w obwodzie otwartym w celu oszacowania pozostałej pojemności. Testowanie ich pod obciążeniem da lepsze szacunki, zwł. jeśli obciążenie jest nietrywialne (np. zauważ, jak krzywa utworzona przez najniższe punkty wysokich prądów spadkowych na pierwszym wykresie zmniejsza się znacznie ostrzej).

Dampmaskin
2016-05-13 15:54:54 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Skład chemiczny baterii zawsze będzie starał się utrzymać napięcie na pewnym poziomie, powiedzmy 3,3 V.

Gdy występuje obciążenie, które obniża napięcie, bateria musi zużywać energię chemiczną, aby walcz z tym, aby utrzymać napięcie na wysokim poziomie.

Gdy akumulator nie jest obciążony, jest to łatwe i nawet prawie rozładowany akumulator będzie w stanie z czasem wytworzyć napięcie.

Z tego powodu każdą baterię musisz lekko obciążyć, aby uzyskać wiarygodny odczyt napięcia i oszacować pozostałą pojemność.

Dziękuję @Dampmaskin za odpowiedź, teraz pod obciążeniem mój moduł BLE pobiera 8mA prądu, co myślę, że użycie CR2032 jest wystarczające do dostarczenia.moje pytanie brzmi: czy mam ponownie używać tej baterii?czy muszę jeszcze zmniejszyć moje obecne zużycie?
W ramach eksperymentu możesz spróbować zasilić moduł zużytą baterią, cały czas mierząc napięcie.Myślę, że po włączeniu obwodu raczej szybko zobaczysz spadek napięcia.Kiedy bateria jest wyczerpana, jest zużyta.Nawet jeśli napięcie bez obciążenia ponownie wzrośnie, pojemność nie wzrośnie.
Poprawny.ale co wtedy może być rozwiązaniem.Czy powinienem zignorować te baterie, aby użyć ponownie i czy ten przypadek wystąpi ponownie, gdy spróbuję podłączyć urządzenie przy bardzo umiarkowanym obciążeniu?
Tak, bateria jest rozładowana i należy ją poddać recyklingowi.Jeśli chcesz, aby Twój obwód działał dłużej niż kilka dni z każdą baterią, musisz albo zmniejszyć zużycie energii przez obwód, albo użyć większych baterii.Baterie CR2032 są bardzo małe, zwykle tylko około 200 mAh.


To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...