Batteries au lithium protégées ou non protégées: Guide

Introduction

Lors de l'achat de cellules lithium-ion pour un produit ou un appareil, les acheteurs rencontrent rapidement deux versions de ce qui ressemble à la même cellule: protégé et non protégé. Une comparaison typique chez Keeppower est la Keeppower P1835J 3500mAh protégé 18650 contre un Pile Panasonic NCR18650GA 3500mAh 10A de capacité similaire. La différence n'est pas l'énergie – les deux font environ 3500 mAh. La différence réside dans l'électronique de sécurité. Ce guide explique le fonctionnement du circuit de protection, dans quoi chaque option est la meilleure, et comment choisir entre les batteries au lithium protégées et non protégées pour votre conception.

Qu'est-ce qu'une batterie au lithium protégée?

Une batterie au lithium protégée est une cellule cylindrique standard avec un module de circuit de protection supplémentaire (PCM) soudé dessus, généralement sous la forme d'un petit PCB à l'extrémité négative ou positive. Le PCM utilise un circuit intégré de protection dédié – sur les cellules protégées Keeppower, le circuit intégré est de fabrication japonaise – et surveille en permanence la tension, conditions de courant et de court-circuit. Si une limite est dépassée, le circuit déconnecte la cellule pour éviter tout dommage.

Sur le représentant Keeppower P1835J protégé 18650, le circuit de sécurité intégré assure une surcharge, décharge excessive, protection contre les surintensités et les courts-circuits. La cellule délivre une batterie typique de 3 500 mAh (minimum 3350 mAh) à une tension nominale de 3,6/3,7 V, charge jusqu'à un maximum de 4,2 V et coupe à 2,5 V, avec plus 500 cycles de charge-décharge selon les pages produits Keeppower. Parce que le PCB ajoute de la longueur, une cellule protégée mesure environ 18.6 x 69.1 mm – légèrement plus long que la cellule nue à partir de laquelle il est construit. La gamme complète est consultable dans le catégories de batteries protégées classiques et expliqué dans le Guide des batteries lithium-ion protégées Keeppower.

Mécaniquement, une cellule protégée porte un petit PCB de protection rigide soudé à une extrémité, c'est pourquoi la cellule fonctionne légèrement plus longtemps que son simple équivalent. Les acheteurs peuvent également spécifier le style supérieur du terminal – dessus plat ou dessus boutonné – selon que l'appareil a besoin ou non du plot de contact positif, aux côtés du courant de décharge maximum, étiquetage et emballage privés, par pages de produits Keeppower. Ces options sont importantes lorsqu'une cellule protégée doit tomber dans une lampe de poche ou un compartiment à instruments existant avec un espace restreint..

Comment fonctionne le circuit de protection

Seuils de tension

Les cellules lithium-ion sont plus heureuses dans une fenêtre de tension étroite. Une charge au-delà de la limite supérieure sollicite la cathode et risque de gonfler; une décharge en dessous de la limite inférieure endommage définitivement la capacité. Une cellule protégée se déconnecte donc en cas de surcharge et en cas de décharge excessive. Au niveau unicellulaire, Les 18650 protégés par Keeppower utilisent une charge maximale de 4,2 V et une coupure de décharge de 2,5 V. (par pages de produits Keeppower).

Les PCM au niveau du pack font le même travail par cellule avec des marges plus serrées. Carte de protection 4S-1548 de Keeppower, Par exemple, règle la protection contre les surcharges à 4.27 +/- 0.025V par cellule, protection contre les surcharges à 2.3 +/- 0.05V par cellule, protection contre les surintensités de décharge à 10 +/- 5Un avec un 20 +/- 3 délai d'une milliseconde, et détection de court-circuit à 300 +/- 200 microsecondes – par pages de produits Keeppower. La gamme complète PCM se trouve dans le Catégorie de carte de protection PCM.

Ce que cela empêche réellement

Au quotidien, le PCM protège quatre modes de défaillance. La protection contre les surcharges empêche la cellule d'être poussée au-dessus de sa tension maximale de sécurité. La protection contre les décharges excessives empêche la vidange en dessous du point de non-retour. La protection contre les surintensités interrompt les charges lourdes pour lesquelles la cellule n'a pas été conçue. La protection contre les courts-circuits réagit presque instantanément lorsque les bornes sont accidentellement pontées. Pour les appareils des utilisateurs finaux tels que les lampes de poche, c'est la raison pour laquelle les cellules protégées existent – voir comment les batteries protégées des lampes de poche empêchent la surcharge et les courts-circuits.

Qu'est-ce qu'un non protégé (Nu) Cellule?

Une cellule non protégée ou nue n'a pas de PCB intégré. Il s'agit de la cellule lithium-ion telle que livrée par le fabricant de cellules, optimisé pour les performances plutôt que pour la sécurité de l'utilisateur final. Le Panasonic NCR18650GA répertorié par Keeppower est un exemple typique: nominale 3,6/3,7 V et 3 500 mAh (minimum 3350 mAh), une décharge continue maximale de 10A, poids inférieur à 49,5 g, Chargement CC-CV à 4.20 +/- 0.03V, chargement entre +10 et +45 degrés Celsius, déchargement entre -20 et +60 degrés Celsius, et stockage entre -20 et +50 degrés Celsius – tout par pages de produits Keeppower. Cellules nues de plus grande capacité telles que Cellule Keeppower 18650-4000LD 4000mAh suivre la même philosophie.

Le compromis est explicite: une cellule nue offre une plus grande capacité de décharge et un corps plus mince, mais cela dépend entièrement du chargeur, le micrologiciel de l'appareil, ou un BMS/PCM au niveau du pack pour la protection. Utilisez-le sans aucun de ces éléments, et la cellule – et votre produit – est exposé.

Protégé ou non protégé: Comparaison côte à côte

Lequel devriez-vous choisir?

Choisissez une cellule protégée lorsque

Choisissez une batterie protégée lorsque le produit final est un appareil monocellulaire ou simple utilisé par des personnes non techniques – lampe de poche, phares, capteurs sans fil, ou des cellules de remplacement au détail. Le PCM rend la cellule sûre à manipuler, en sécurité dans un chargeur de rechange, et pardonner les erreurs des utilisateurs. Cela élimine également le besoin de concevoir et de certifier votre propre logique de protection au niveau d'une seule cellule..

Choisissez une cellule nue lorsque

Choisissez une cellule non protégée lorsque vous construisez un pack multi-cellules avec un PCM ou un BMS approprié, besoin de la décharge continue maximale (la classe NCR18650GA atteint 10A), ou avoir une enveloppe mécanique étanche là où le millimètre supplémentaire d'un PCB protégé compte. Dans ce scénario, la carte au niveau du pack effectue le travail de surveillance et la dupliquer sur chaque cellule gaspillerait de l'espace et de l'argent. Keeppower programmes de batteries personnalisés sont construits exactement autour de cette division du travail.

Protection de la température pour les environnements exigeants

Entre les deux extrêmes se trouve un juste milieu: cellules protégées contre la température. Keeppower série de batteries de protection contre la température ajoute une protection thermique en plus du PCM standard, et l'angle réglementaire est couvert dans Batteries au lithium protégées contre la température et sécurité européenne. Ceci est important pour les produits qui se chargent dans des enceintes mal ventilées ou qui sont placés à proximité de sources de chaleur..

Erreurs courantes à éviter

Trois erreurs reviennent. D'abord, mettre une cellule nue dans un appareil grand public qui attend une protection – l'appareil peut surcharger la cellule. Deuxième, mettre les cellules protégées dans un pack personnalisé qui possède déjà un BMS – tu ajoutes de la longueur, coût et une deuxième couche de protection sans avantage. Troisième, ignorer la tension de coupure: faire fonctionner une cellule à plusieurs reprises en dessous de 2,5 V (ou autoriser une cellule nue en dessous de sa limite inférieure de sécurité) est le moyen le plus rapide de raccourcir la durée de vie. Décidez une fois l’architecture de protection, au niveau du système, et les cellules de spécification pour correspondre.

Approvisionnement en cellules protégées et non protégées auprès d’un seul fabricant

Un avantage pratique d'un fournisseur intégré est que les cellules protégées, cellules nues, les cartes de protection et les chargeurs proviennent tous du même catalogue. Keeppower stocke des cellules cylindriques protégées dans tout le 10440 à 26650 gamme, cellules nues à haute décharge classées par taux C, Cartes de protection PCM pour packs 1S à 4S, et des chargeurs tels que le Chargeur intelligent L4 qui gère 18650, 21700 et 26650 cellules côte à côte. Cette cohérence simplifie la qualification: la logique de protection, les rapports de test et la documentation derrière une cellule de vente au détail protégée et un pack assemblé à partir de cellules nues proviennent de la même équipe d'ingénierie. L’arrière-plan associé est disponible dans la version orientée OEM discussion sur les batteries au lithium protégées et non protégées et le dédié protégé ou non protégé 18650 comparaison de batterie.

FAQ

Les batteries protégées sont-elles physiquement plus grandes que celles non protégées?

Oui. Le PCB de protection ajoute quelques millimètres de longueur. Le Keeppower P1835J protégé 18650 mesures concernant 69.1 mm de longueur contre environ 65 mm pour la cellule nue équivalente, vérifiez donc toujours le jeu mécanique avant de basculer entre les versions protégées et non protégées.

Puis-je utiliser un 18650 dans une lampe de poche?

Généralement non. La plupart des lampes de poche grand public reposent sur le propre circuit de protection de la cellule., parce que le pilote de la lumière ne met pas en œuvre une protection complète des cellules. Utilisez une cellule protégée à moins que le manuel de l'appareil n'indique explicitement qu'elle nécessite une cellule nue à forte décharge et qu'elle dispose de sa propre protection..

Le circuit de protection réduit-il la capacité?

Au minimum. La cellule protégée P1835J délivre toujours une autonomie typique de 3 500 mAh. (minimum 3350 mAh), essentiellement la même chose que la cellule nue à partir de laquelle elle est construite, parce que le PCB consomme une énergie négligeable. Les principales sanctions sont la longueur, une légère augmentation de poids et de coût.

À quelle vitesse la carte de protection réagit-elle à un court-circuit?

Par pages de produits Keeppower PCM, la carte de protection 4S-1548 détecte un court-circuit dans environ 300 microsecondes et déconnexions. La protection contre les surintensités se déclenche dans environ 20 millisecondes en fonction du niveau actuel. Ce sont ces temps de réaction qui évitent que le pontage du terminal ne devienne un événement thermique.

Les batteries protégées ont-elles besoin d'un chargeur spécial?

Non. Les cellules protégées se chargent via des chargeurs lithium-ion CC-CV standard; le PCM n'intervient que lorsque les limites sont franchies. Il reste une bonne pratique d'utiliser un chargeur intelligent de qualité adapté à la chimie des cellules..

Quel Keeppower a protégé 18650 devrais-je commencer par?

Le Keeppower P1835J 3500mAh protégé 18650 est le modèle protégé de référence: 3500mAh typique, protection intégrée contre les surcharges/décharges excessives/surintensités/courts-circuits, et plus 500 cycles. Pour les besoins protégés contre les décharges très élevées, le P1830RC classé 15A est la prochaine étape dans la même famille.