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最大限度地利用長壽命電池的能量

2512995 2022-11-28 | pdf | 148.66KB | 次下載 | 免費

資料介紹

電池壽命是開發(fā)將填充工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的無線傳感器節(jié)點的關(guān)鍵考慮因素。在許多應(yīng)用中，傳感器節(jié)點需要安裝在難以到達(dá)的位置，更不用說服務(wù)了。傳感器節(jié)點需要在能源方面是自主的，因為為它們鋪設(shè)電源線或讓維護(hù)人員定期更換電池的成本太高且太困難。電池壽命是開發(fā)將填充工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 的無線傳感器節(jié)點的關(guān)鍵考慮因素。在許多應(yīng)用中，傳感器節(jié)點需要安裝在難以到達(dá)的位置，更不用說服務(wù)了。傳感器節(jié)點需要在能源方面是自主的，因為為它們鋪設(shè)電源線或讓維護(hù)人員定期更換電池的成本太高且太困難。除了處理電子設(shè)備的低功耗外，電池本身還需要能夠支持非常長的服務(wù)時間：可能長達(dá) 20 年。許多電池化學(xué)物質(zhì)由于其自放電??率而無法支持如此長的使用壽命，即使在支持專門的低能量電子設(shè)備時也是如此。除了處理電子設(shè)備的低功耗外，電池本身還需要能夠支持非常長的服務(wù)時間：可能長達(dá) 20 年。許多電池化學(xué)物質(zhì)由于其自放電??率而無法支持如此長的使用壽命，即使在支持專門的低能量電子設(shè)備時也是如此。然而，鋰亞硫酰氯化學(xué)具有非常低的自放電率。因此，這種化學(xué)物質(zhì)為原電池技術(shù)提供了迄今為止最長的壽命和最高的能量自主性，適用于物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點和其他重視小尺寸的設(shè)備。鋰亞硫酰氯化學(xué)物質(zhì)的使用壽命已在近 40 年的時間內(nèi)得到證實。AA 型電池在公用事業(yè)儀表中的使用壽命超過 20 年。然而，鋰亞硫酰氯化學(xué)具有非常低的自放電率。因此，這種化學(xué)物質(zhì)為原電池技術(shù)提供了迄今為止最長的壽命和最高的能量自主性，適用于物聯(lián)網(wǎng)傳感器節(jié)點和其他重視小尺寸的設(shè)備。鋰亞硫酰氯化學(xué)物質(zhì)的使用壽命已在近 40 年的時間內(nèi)得到證實。AA 型電池在公用事業(yè)儀表中的使用壽命超過 20 年。然而，隨著長壽命電池供電系統(tǒng)的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，重要的是要考慮鋰亞硫酰氯的化學(xué)特性。向傳感器節(jié)點添加無線通信以及驅(qū)動功能（例如打開和關(guān)閉氣體或液體閥門的能力）增加了電池所需的峰值電流。然而，隨著長壽命電池供電系統(tǒng)的應(yīng)用不斷擴(kuò)大，重要的是要考慮鋰亞硫酰氯的化學(xué)特性。向傳感器節(jié)點添加無線通信以及驅(qū)動功能（例如打開和關(guān)閉氣體或液體閥門的能力）增加了電池所需的峰值電流。典型傳感器節(jié)點或計量應(yīng)用中的微控制器大部分時間都處于休眠狀態(tài)，醒來后會定期讀取讀數(shù)并將其存儲在本地內(nèi)存中。在不太頻繁的時間間隔內(nèi)，微控制器將激活無線通信模塊并將存儲的數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器。無線接口傳輸時，所需電流可達(dá)500毫安；但它只需要幾百毫秒的時間。典型傳感器節(jié)點或計量應(yīng)用中的微控制器大部分時間都處于休眠狀態(tài)，醒來后會定期讀取讀數(shù)并將其存儲在本地內(nèi)存中。在不太頻繁的時間間隔內(nèi)，微控制器將激活無線通信模塊并將存儲的數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)關(guān)或服務(wù)器。無線接口傳輸時，所需電流可達(dá)500毫安；但它只需要幾百毫秒的時間。盡管電池的標(biāo)稱額定值似乎支持這種短期峰值電流，但不可避免的老化影響會縮短現(xiàn)場壽命。電池的可用容量不僅受自放電率的影響，還受由大電流脈沖的產(chǎn)生引起的阻抗逐漸升高的影響。盡管電池的標(biāo)稱額定值似乎支持這種短期峰值電流，但不可避免的老化影響會縮短現(xiàn)場壽命。電池的可用容量不僅受自放電率的影響，還受由大電流脈沖的產(chǎn)生引起的阻抗逐漸升高的影響。圖 1：不同大小的電流脈沖對電壓隨時間的影響，顯示了連續(xù)脈沖的潛在累積效應(yīng)。使用恒定的低電流將恢復(fù)電壓水平。圖 1：不同大小的電流脈沖對電壓隨時間的影響，顯示了連續(xù)脈沖的潛在累積效應(yīng)。使用恒定的低電流將恢復(fù)電壓水平。鋰亞硫酰氯電池化學(xué)物質(zhì)的極低自放電率主要是由于在放電時在陽極表面形成的氯化鋰鈍化層。該絕緣層會限制電流流動，但會因在電池上施加負(fù)載而部分脫落。然而，由于需要化學(xué)工藝來形成穿過鈍化層的導(dǎo)電路徑，因此存在延遲。這表現(xiàn)為瞬態(tài)電壓下降，隨后在恒定負(fù)載下電壓緩慢上升。?鋰亞硫酰氯電池化學(xué)物質(zhì)的極低自放電率主要是由于在放電時在陽極表面形成的氯化鋰鈍化層。該絕緣層會限制電流流動，但會因在電池上施加負(fù)載而部分脫落。然而，由于需要化學(xué)工藝來形成穿過鈍化層的導(dǎo)電路徑，因此存在延遲。