- 物联网电源方案之常见锂一次电池容量验证测试
- 2020年05月26日来源:互联网
提要:随着物联网的大规模兴起,大量行业开始使用一次锂电池作为终端设备的电源方案,选型的同时大家都会对电池容量是否足额的问题产生疑问,小编今天就带大家一起来实地测试下,顺带普及一点一次锂电池知识。
随着物联网的大规模兴起,大量行业开始使用一次锂电池作为终端设备的电源方案,选型的同时大家都会对电池容量是否足额的问题产生疑问,小编今天就带大家一起来实地测试下,顺带普及一点一次锂电池知识。
我们选定了孚安特几个比较典型的锂原电池型号作为本次测试的样本,分别是锂亚功率型电池ER18505M(3.6V功率型,标称容量3500mAh),锂亚能量型电池ER26500H(3.6V能量型,标称容量8500mAh),软包电池CP224147(3V方型电池,标称容量800mAh)。
锂亚功率型电池ER18505M
ER18505M前些年主要被用在智能水表上(现在ER26500H和ER34615H居多),现在已广泛应用到NB-IoT和Lora等低功耗领域,如烟感,智能井盖等。本次测试随机选择了锂原电池厂家孚安特品质部前期存样的180810,190223,190401三个生产批次电池各一个。
根据厂家官网提供的信息来看,在5mA,+25℃,2.0V终止电压时的放电容量为3500mAh,25℃放电特性如下:
标称容量是对应到上图中间的橙色曲线,5mA--3.5Ah,对应放电时间七百小时(接近30天)。为了稍微快些出结果,我们选择上图第二条蓝色曲线对应的100mA--2.9Ah(大概29小时)进行测试,看下测试容量与标称容量的区别。
一,180810批次放电曲线图:
该180810批次电池在100mA(0.1A)恒流放电至2.0V时,共耗时32小时40分钟,放出容量3.26Ah。明显高于官网对应容量2.9Ah。
二,190223批次放电曲线图:
该190223批次电池在100mA(0.1A)恒流放电至2.0V时,耗时32小时49分钟,放出容量3.27Ah。也高于官网对应容量2.9Ah。
三,190401批次放电曲线图:
190401批次是本月初生产的新电池,我们看下它400mA大电流放电时的情形。
该190401批次电池在400mA恒流放电至2.0V时,耗时7小时4分钟,放出2.82Ah的容量,同样高于官网大电流放电曲线对应的容量。
总结:从我们快速测试的的情况来看,几个样品电池实际的容量都是高于标称容量的。据孚安特品质部杨经理介绍,公司出厂电池容量正常都会略高于标称容量,这是为了在客户计算自己的产品功耗时留下富余电量,以确保电池方案能达到客户产品的设计寿命,但如果客户对自身产品的功耗数据把握不准的话,很容易造成电池容量不足的假象。
锂亚电池ER26500H
ER26500H早期在流量计,智能热表等仪器仪表上使用较多,目前因为其大容量及适宜的电流与安全性,被广泛应用到智能水表,停车地磁,共享单车等领域上。
本次测试针对大电流放电使用场景,所以以常温下50mA的恒定大电流进行放电。本次测试取三个批次的电池各一只,批次号分别是190328,190331,190403,依照厂家给出的标称容量,常温下50mA放电时容量应该超过6.5Ah。下面我们就来看下放电图。
一,190328批次放电曲线图
该190328批次电池在50mA(0.05A)恒流放电至2.0V时,共耗时157小时19分钟,放出容量7.85Ah。
二,190331批次放电曲线图
该190331批次电池在50mA(0.05A)恒流放电至2.0V时,共耗时157小时58分钟,放出容量7.89Ah。
三,190331批次放电曲线图
该190403批次电池在50mA(0.05A)恒流放电至2.0V时,共耗时155小时19分钟,放出容量7.76Ah。
总结:从抽测的三个批次的电池放电结果来看,常温下的放电容量均高于厂家标示的6.5Ah的容量。关于容量富余问题,考虑到一些终端产品在部分应用场景会很长时间不工作,在再次启动激活时会消耗掉很小一部分容量,孚安特产品工程师建议客户在产品选型时,尽量在电池标称容量的基础上预留一部分容量,以保证终端产品能达到所设计的寿命。如果涉及到使用环境变化较大,如高低温变化,多种放电电流等情况时,建议还是和厂家做进一步咨询。
软包电池CP224147
锂锰电池标称电压3.0V,比锂亚电池的3.6V要低一点,但是不像锂亚电池那样会在存储一段时间后出现滞后性。市面上常见的锂锰电池一般是柱式的(如CR123A)或扣式的(如CR2032),随着市场需求的提升,各种形状定制并且电容量大的单体电池被开发出来,锂锰软包电池就是最典型的一种。目前能看到的一些小区停车卡,校园一卡通,超长待机车辆定位器等都在使用锂锰定制软包电池。
本次测试的CP224147是软包电池应用行业里使用最广泛的一款电池,整体厚度不超过2.3mm,按照孚安特官网所示,其在1mA持续放电至1.8V的情况下可以放出800mAh的容量,非常适合一些对厚度及容量都有要求的应用场景。实验取三个批次的电池各一只(批次号190301,190304,190309),为快速获得结果,本次以常温下45mA的大电流恒流进行放电,对应到孚安特官网CP224147网页上25℃放电特性图,就是下图最左边黑色曲线,正常需要达到600mAh才能达到标称容量。
鉴于目前大多数终端设备设定的截止工作电压为2.0V,本次测试以2.0V为截止电压测算容量。
一,190301批次放电曲线图
从测试结果来看,190301批次电池以45mA电流放电至2.0V,共耗时16小时34分,放出容量743.8mAh
二,190304批次放电曲线图
从测试结果来看,190304批次电池以45mA电流放电至2.0V,共耗时16小时47分,放出容量747.7mAh
三,190309批次放电曲线图
从测试结果来看,190309批次电池以45mA电流放电至2.0V,共耗时16小时35分,放出容量750.1mAh
总结:测试的三个CP224147电池均达到官网标称容量,结合上面ER18505M和ER26500H来看,三款产品在厂家公示的对应放电电流标准下,不存在虚标容量的情况。
以上测试仅供物联网产品经理参考,各应用场景具体放电数据情况还需要产品经理们向电池厂家索样实地测试。