O baterie cu durată de viaţă de 20 de ani sau mai mult este cerută astăzi pentru multe aplicaţii de măsurare şi aplicaţii AMR în SUA, incluzând contoare inteligente de măsurare gaze, apă sau caldură dar şi pentru repetoare, portal-uri şi alte echipamente de comunicare. Asemenea cerinţe pot fi îndeplinite prin optimizarea sursei de putere.
de Dr. Thomas Dittrich
Durata de viaţă a bateriei este determinată de 3 factori: creşterea capacităţii, scăderea nivelului de autodescărcare şi minimizarea scăderii de tensiune. Când sunt necesare pulsuri de curent mai mari de 2.5A, bateriile Tadiran cu tehnologia PulsesPlusTM combină energia înmagazinată în stratul capacitor hybrid (HLC) cu energia bateriei (3.6V, 730Wh/kg).
Creşterea capacităţii bateriei
În decursul anilor, Tadiran a eficientizat cantitatea de material inclusă în bateriile cu litiu. Celulele D de 19Ah sunt considerate un standard pentru piaţa de baterii cu putere ridicată neatins de un alt sistem. Tabelul 1 arată valorile pentru alte mărimi.
Reducerea nivelului de autodescărcare
Compoziţia electrolitului din seria de baterii XOL a fost atent creată pentru a minimiza gradul de autodescărcare pentru a menţine pasivizarea anodului la un nivel acceptabil. Gradul de purificare a ingredientelor din electrolit precum şi metodele sofisticate de asigurare a calităţii contribuie la menţinerea unui nivel redus şi constant de autodescărcare. De fapt, sunt 3 metode independente pentru verificarea nivelului de descărcare. Acestea includ metoda standard de măsurare directă a pierderii de capacitate după un timp de stocare, metoda accelerată de îmbătrânire şi de măsurare a disipaţiei de căldură asociată cu autodescărcarea folosind o metodă numită microcalorimetrie.
Metoda microcalorimetrică necesită o cameră de test cu o izolaţie termică foarte eficientă şi senzori de temperatură extrem de sensibili. Instrumentul poate măsura pierderile de temperatură ale bateriei în domeniul microwaţilor. Pierderea de temperatură este asociată cu autodescărcarea bateriei şi poate fi uşor transformată în curent de autodescărcare, folosind principiile de bază ale termodinamicii.
Rezultatele pentru tipul de baterii XOL de dimensiuni AA şi ½AA sunt arătate în figura 1. Aşa cum se vede în această figură, autodescărcarea descreşte rapid după producţie şi se stabilizează la un nivel foarte redus sub 5µA când bateria este sub un an vechime.
Minimizarea pierderilor de tensiune
Bateriile utilizate de echipamentele de comunicare necesită deseori curenţi mai mari de 2.500mA. Bateria cu litiu de înaltă energie nu este capabilă să furnizeze un curent aşa de ridicat pentru o perioadă de 20 ani sau mai mult. De aceea, Tadiran a dezvoltat stratul capacitor hibrid (HLC). Acest element este o celulă secundară bazată pe intercalarea de compuşi de litiu şi, deşi de dimensiuni reduse, poate fi utilizată ca un capacitor foarte mare. Sistemul este comercializat sub denumirea de PulsesPlusTM. Conectarea în paralel a unui HLC cu o baterie de litiu de putere mare măreşte volumul, deşi densitatea de energie a sistemului este menţinută, dar reduce rezistenţa internă a acestui sistem de baterii cu un factor tipic de 100-1000. De asemenea, problemele de întârziere în tensiune şi pierderea de tensiune datorată rezistenţei interne dispar. Cuplarea în paralel a unui condensator cu o baterie aduce o potenţială sursă de autodescărcare. Este de asemenea important să fim siguri că HLC are un nivel redus de autodescărcare asemănător cu cel mai mic nivel de autodescărcare al bateriei.
Tabelul 2 arată valorile diferitelor mărimi de HLC operând la diferite temperaturi.
Stabilitatea sistemului bateriei PulsesPlusTM supus condiţiilor accelerării la îmbătrânire la temperatura de 72°C pentru o perioadă mai mare de 8 ani este arătată în figura 2.
– Continuare în numărul viitor –
Roccas ICCP
Şos. Pantelimon 10-12 Et. 6, Sector 2 Bucureşti
Tel.: + 40 (0) 21 252.89.90;
Mobil: 0722 604 080
Fax: + 40 (0) 21 252.77.47
roccas@roccas.ro
www.roccas.ro