Защищенные и незащищенные литиевые батареи: Гид

Введение

При выборе литий-ионных элементов для продукта или устройства, покупатели быстро встречают две версии одной и той же ячейки: защищенный и незащищенный. Типичное сравнение в Keeppower: Keeppower P1835J 3500 мАч защищен 18650 против Panasonic NCR18650GA 3500 мАч 10 ​​А элемент аналогичной мощности. Разница не в энергии – оба около 3500 мАч. Разница заключается в защитной электронике. В этом руководстве объясняется, как работает схема защиты., в чем каждый вариант лучше, и как выбрать между защищенными и незащищенными литиевыми батареями для вашей конструкции.

Что такое защищенная литиевая батарея?

Защищенная литиевая батарея представляет собой стандартный цилиндрический элемент с дополнительным модулем схемы защиты. (ПКМ) приварил к нему, обычно в виде небольшой печатной платы на отрицательном или положительном конце. PCM использует специальную защитную микросхему. – в защищенных ячейках Keeppower микросхема японского производства. – и постоянно контролирует напряжение, условия тока и короткого замыкания. Если лимит превышен, схема отключает ячейку, чтобы предотвратить повреждение.

На представителе Keeppower P1835J защищено 18650, встроенная схема безопасности обеспечивает перезарядку, переразряд, защита от перегрузки по току и короткого замыкания. Ячейка обеспечивает типичную емкость 3500 мАч. (минимум 3350 мАч) при номинале 3,6/3,7В, заряжается максимум до 4,2В и отключается при 2,5В, с более чем 500 циклов зарядки-разрядки на страницах продуктов Keeppower. Поскольку печатная плата увеличивает длину, Защищенная ячейка измеряет около 18.6 х 69.1 мм – немного длиннее, чем голая клетка, из которой она построена. Полный ассортимент доступен для просмотра в классические категории защищенных аккумуляторов и объяснено в Руководство по литий-ионным батареям с защитой Keeppower.

Механически, защищенная ячейка имеет небольшую жесткую защитную плату, приваренную к одному концу, вот почему ячейка работает немного дольше, чем ее голый эквивалент. Покупатели также могут указать стиль верхней части терминала. – плоский верх или верх на пуговицах – в зависимости от того, нужен ли устройству положительный контактный наконечник, наряду с максимальным током разряда, частная маркировка и упаковка, на страницах продуктов Keeppower. Эти параметры имеют значение, когда защищенный элемент должен вставляться в существующий фонарик или приборный отсек с небольшим зазором..

Как работает схема защиты

Пороги напряжения

Литий-ионные элементы лучше всего работают в узком диапазоне напряжений.. Заряд за пределами верхнего предела создает нагрузку на катод и может привести к набуханию.; разрядка ниже нижнего предела приводит к необратимому повреждению емкости. Таким образом, защищенный элемент отключается при перезарядке и чрезмерной разрядке.. На уровне одной клетки, 18650 с защитой Keeppower используют максимальное напряжение заряда 4,2 В и ограничение разряда 2,5 В. (на страницах продуктов Keeppower).

PCM на уровне упаковки выполняют ту же работу на ячейку с меньшими запасами. Плата защиты 4S-1548 от Keeppower, например, устанавливает защиту от перезаряда на 4.27 +/- 0.025В на ячейку, защита от переразряда при 2.3 +/- 0.05В на ячейку, защита от перегрузки по току при разряде 10 +/- 5А с 20 +/- 3 миллисекундная задержка, и обнаружение короткого замыкания на 300 +/- 200 микросекунды – на страницах продуктов Keeppower. Полная линейка PCM находится в Категория платы защиты PCM.

Что это на самом деле предотвращает

В повседневной жизни PCM отслеживает четыре режима отказа.. Защита от перезаряда предотвращает превышение безопасного максимального напряжения элемента.. Защита от переразряда предотвращает слив жидкости ниже точки невозврата.. Защита от перегрузки по току прерывает тяжелые нагрузки, для которых элемент не предназначен.. Защита от короткого замыкания реагирует практически мгновенно при случайном замыкании клемм.. Для устройств конечного пользователя, таких как фонарики, именно поэтому существуют защищенные ячейки – видеть как защищенные аккумуляторы для фонариков предотвращают перезаряд и короткое замыкание.

Что такое незащищенный (Голый) Клетка?

Незащищенный или голый элемент не имеет встроенной платы.. Это литий-ионный элемент, поставляемый производителем элементов., оптимизирован для производительности, а не для безопасности конечного пользователя. Panasonic NCR18650GA, представленный Keeppower, является типичным примером.: номинальное 3,6/3,7 В и 3500 мАч (минимум 3350 мАч), максимальный непрерывный разряд 10А, вес менее 49,5 г, CC-CV зарядка при 4.20 +/- 0.03В, зарядка между +10 и +45 градусов Цельсия, разрядка между -20 и +60 градусов Цельсия, и хранение между -20 и +50 градусов Цельсия – все на страницах продуктов Keeppower. Голые элементы большей емкости, такие как Keeppower 18650-4000LD 4000 мАч элемент следовать той же философии.

Компромисс очевиден: голый элемент обеспечивает большую разрядную способность и более тонкий корпус, но это полностью зависит от зарядного устройства, прошивка устройства, или BMS/PCM на уровне упаковки для защиты. Используйте его без каких-либо из них, и клетка – и ваш продукт – подвергается воздействию.

Защищенный и незащищенный: Параллельное сравнение

Что вам следует выбрать?

Выбирайте защищенную ячейку, когда

Выбирайте защищенную батарею, если конечным продуктом является одноэлементное или простое устройство, используемое нетехническими специалистами. – фонарики, фар, беспроводные датчики, или розничные сменные элементы. PCM делает ячейку безопасной в обращении, безопасно в зарядном устройстве послепродажного обслуживания, и прощаем ошибки пользователей. Это также устраняет необходимость разработки и сертификации собственной логики защиты на уровне отдельных ячеек..

Выбирайте голую ячейку, когда

Выберите незащищенную ячейку при создании многоячеечного пакета с подходящим PCM или BMS., нужен максимальный непрерывный разряд (класс NCR18650GA достигает 10 А), или иметь плотную механическую оболочку, где важен лишний миллиметр защищенной печатной платы. В этом сценарии, плата уровня пакета выполняет работу по мониторингу, и дублирование ее на каждой ячейке приведет к пустой трате места и денег.. Киппоуэр специальные программы для аккумуляторных батарей построены именно вокруг такого разделения труда.

Температурная защита для сложных условий эксплуатации

Между двумя крайностями лежит полезная золотая середина.: ячейки с температурной защитой. Киппоуэр серия аккумуляторов с защитой от перегрева добавляет тепловую защиту поверх стандартного PCM, и нормативный аспект рассматривается в литиевые батареи с температурной защитой и безопасность ЕС. Это важно для продуктов, которые заряжаются в плохо вентилируемых помещениях или находятся рядом с источниками тепла..

Распространенные ошибки, которых следует избегать

Три ошибки повторяются. Первый, установка голого элемента в потребительское устройство, которое ожидает защиты – устройство может перезарядить аккумулятор. Второй, помещение защищенных ячеек в индивидуальный пакет, в котором уже есть BMS – ты добавляешь длину, стоимость и второй уровень защиты без всякой пользы. Третий, игнорирование напряжения отключения: неоднократное использование ячейки ниже 2,5 В (или допускать пустую ячейку ниже безопасного нижнего предела) это самый быстрый способ сократить срок службы цикла. Определите архитектуру защиты один раз, на уровне системы, и укажите ячейки для соответствия.

Приобретение защищенных и незащищенных клеток от одного производителя

Практическое преимущество интегрированного поставщика заключается в том, что защищенные ячейки, голые клетки, Платы защиты и зарядные устройства поставляются из одного каталога.. Акции Keeppower защищали цилиндрические элементы по всему миру. 10440 к 26650 диапазон, голые элементы с высоким разрядом, классифицированные по C-rate, Платы защиты PCM для пакетов от 1S до 4S, и зарядные устройства, такие как Интеллектуальное зарядное устройство L4 который обрабатывает 18650, 21700 и 26650 клетки рядом. Такая последовательность упрощает квалификацию: логика защиты, Протоколы испытаний и документация по защищенной розничной ячейке и упаковке, собранной из голых ячеек, созданы одной и той же командой инженеров. Соответствующая информация доступна в OEM-ориентированном Обсуждение защищенных и незащищенных литиевых батарей и посвященный защищенный или незащищенный 18650 сравнение батарей.

Часто задаваемые вопросы

Защищенные батареи физически больше незащищенных??

Да. Защитная плата увеличивает длину на несколько миллиметров.. Keeppower P1835J защищен 18650 меры по поводу 69.1 мм в длину по сравнению с примерно 65 мм для эквивалентного голого элемента, поэтому всегда проверяйте механический зазор перед переключением между защищенной и незащищенной версией..

Могу ли я использовать незащищенный 18650 в фонарике?

Обычно нет. Большинство потребительских фонариков полагаются на собственную схему защиты элемента., поскольку драйвер светильника не обеспечивает полную защиту ячеек. Используйте защищенный аккумулятор, если в руководстве устройства явно не указано, что для него требуется голый аккумулятор с высоким разрядом и имеется собственная защита..

Снижает ли схема защиты мощность?

Минимально. Защищенный элемент P1835J по-прежнему обеспечивает типичную емкость 3500 мАч. (минимум 3350 мАч), по сути то же самое, что и голая клетка, из которой она построена, потому что печатная плата потребляет незначительную энергию. Основное наказание – длина, небольшое увеличение веса и стоимости.

Как быстро плата защиты реагирует на короткое замыкание?

На страницах продуктов Keeppower PCM, Плата защиты 4S-1548 обнаруживает короткое замыкание в течение примерно 300 микросекунды и отключается. Защита от перегрузки по току срабатывает примерно через 20 миллисекунды в зависимости от текущего уровня. These reaction times are what prevent terminal bridging from becoming a thermal event.

Нужно ли защищенным аккумуляторам специальное зарядное устройство?

Нет. Protected cells charge through standard CC-CV lithium-ion chargers; the PCM only intervenes when limits are crossed. It remains good practice to use a quality intelligent charger matched to the cell chemistry.

Какой Keeppower защищает 18650 мне следует начать с?

The Keeppower P1835J 3500 мАч защищен 18650 is the reference protected model: 3500мАч типичный, built-in overcharge/overdischarge/overcurrent/short-circuit protection, и более 500 циклы. For very high-discharge protected needs, the 15A-rated P1830RC is the next step up in the same family.