LiPo срещу Li-ion Енергийна плътност: Wh/kg спрямо Wh/L обяснение

Цилиндрични литиево-йонни батериичесто постигат по-високиенергийна плътност на ниво клетка, докатоLiPo торбички батерииможе да осигури по-добро използване на пространството в тънки устройства или устройства с персонализирана форма.

За OEM източник на батерии сравнете три показателя:

• Wh/kg (гравиметрична енергийна плътност):Съхранена енергия на килограм маса на батерията.
• Wh/L (обемна енергийна плътност):Съхранена енергия на литър обем на батерията.
• Инсталирана енергийна плътност:Енергия, съхранявана в рамките на теглото и размерите на целия комплект батерии.

Ключовият въпрос за покупка:Коя батерия доставя повече използваеми ватчасове в рамките на теглото, пространството и работните граници на вашия продукт?

За по-широки разлики в зареждането, безопасността и продължителността на живота вижтеРъководство за литиево-йонна батерия срещу литиево-йонна батерия на Blumoti

1. Wh/kg срещу Wh/L: Кой показател трябва да сравняват купувачите на батерии?

Гравиметричната енергийна плътност (Wh/kg) измерва съхранената енергия спрямо теглото на батерията:
Wh/kg=Номинална енергия (Wh) ÷ маса на батерията (kg)

Обемната енергийна плътност (Wh/L) измерва съхранената енергия спрямо заетия обем:
Wh/L=Номинална енергия (Wh) ÷ Обем на батерията (L)

Номиналната енергия е приблизително напрежение (V) × капацитет (Ah). [1]
Помислете за две хипотетични клетки от 3,7 V, 3000 mAh литиева батерия, всяка от които съхранява 11,1 Wh:

Клетка A доставя приблизително 10% повече енергия на килограм. Клетка B съхранява същата енергия в приблизително 18% по-малък обем.

За чувствителни към теглоUAV батерия, клетка A може да е по-привлекателна. За тънко медицинско устройство Cell B може да пасне по-добре.

Проверка на поръчката:Потвърдете дали стойностите на Wh/kg и Wh/L на всеки доставчик описват чиста клетка, защитена клетка или пълен комплект батерии. Сравняването на различни граници на измерване дава подвеждащи резултати.

2. Защо стойностите на енергийната плътност на LiPo и Li-ion се различават?

Разликата идва отелектродна химия, клетъчна конструкция и опаковане- не просто етикетът LiPo или Li-ion.

И двете технологии принадлежат към семейството на презареждащите се литиево-йонни. ТърговскиLiPo батерииобикновено използват ламинирани торбички, докато18650 и 21700 Li-ion батерииизползвайте твърди цилиндрични корпуси.

► Как материалите на електродите влияят на Wh/kg и Wh/L?

Катодни материали катоNMC, NCA и LCO, заедно с натоварването на електрода, дебелината и съдържанието на неактивен материал, определят колко енергия може да съхранява една клетка.

Високоенергийни формулировки като напрNMC 811може да поддържа по-висока енергийна плътност, но дизайнът на електродите и работните изисквания влияят на крайния резултат.

 

► Как клетъчното опаковане влияе върху енергийната плътност?

Цилиндрична клетка има твърд метален корпус. АLiPo пауч клеткаизползва по-леки алуминиеви ламинирани опаковки, но може да изисква допълнителна механична опора и освобождаване от подуване. [3][5]

A персонализирана LiPo батерияможе да заема повече от тънка кутия, отколкото цилиндрична опаковка. Това подобрява оползотворяването на пространството, но не означава автоматично, че пауч клетката има по-високи вътрешни Wh/L.

Проверка на поръчката:Сравнете точната химия на клетките, номиналната енергия, външните размери и готовата конфигурация на пакета - не само формата на батерията.

3. Енергийна плътност на ниво клетка срещу ниво на пакет: Кое число отразява вашия продукт?

Доставчик цитира a600 Wh/L литиево-йонна клетка. Това означава ли, че вашият готов комплект батерии доставя 600 Wh/L?

не

Разстоянието между клетките, окабеляването, изолацията, защитните схеми и структурните компоненти заемат място. Същото важи и за теглото на опаковката.

За готов монтаж на батерията:

• Инсталирани Wh/L=Обща номинална енергия на опаковката (Wh) ÷ Пълен обем на системата на батерията (L)
• Инсталирани Wh/kg=Обща номинална енергия на опаковката (Wh) ÷ Пълна маса на батерията-система (kg)

► Работещ пример: Може ли по-ниската клетка Wh/L да достави повече енергия в същото пространство?

Да приемем, че даден продукт има a0,10 L отделение за батерии.

Два хипотетични дизайна използват различни енергийни плътности на клетката и фракции на опаковане.

Дизайн Y побира приблизително 4,6% повече номинална енергия, въпреки че клетъчното му ниво Wh/L е с 20% по-ниско.

Опростеното изчисление е:

• Инсталирана енергия (Wh) ≈ клетка Wh/L × Обем на отделението (L) × Ефективна фракция на опаковката

Това са илюстративни предположения, а не стойности на тествани продукти или стандартни показатели за ефективност на опаковане. Реалните резултати зависят от завършения механичен и електрически дизайн.

Ето защоенергийна плътност на ниво клеткасам не може да определи най-добрата батерия за устройство с ограничено пространство.

Проверка на поръчката:Поискайте готовия чертеж на опаковката, максималните сглобени размери, пълното тегло и общия номинален Wh. Изчислете инсталираните Wh/L и Wh/kg от тези цифри.

4. На какви стойности на енергийна плътност на LiPo срещу Li-ion трябва да се доверят купувачите?

Ръководството за родители на Blumoti предлага обширнигравиметрична енергийна плътностдиапазони от приблизително:

• Конвенционален литиево-йонен:150–250 Wh/kg
• Литиев полимер (LiPo):100–265 Wh/kg

Тези диапазони се припокриват и варират в зависимост от клетъчната химия и дизайн.

Други технически сравнения могат да бъдат цитирани200–270 Wh/kg и 550–700+ Wh/Lза избрани цилиндрични литиево-йонни клетки, спрямо140–220 Wh/kg и 300–500 Wh/Lза конкретни дизайни на LiPo торбички. Такива цифри не трябва да се третират като спецификации на универсална категория или директно сравними резултати от тестове.

► Как могат купувачите да проверят декларация на доставчика за Wh/kg или Wh/L?

A цитиран250 Wh/kgили700 Wh/Lе полезно само когато условията за измерване са ясни.

Преди да приемете спецификацията, проверете:

• Номинална енергия:Номинален капацитет (Ah) и номинално напрежение (V).
• Граница на измерване:Гола клетка, защитена клетка или завършен пакет.
• Физически данни:Измерена маса и максимални външни размери.
• Условия на теста:Ток на разреждане, температура и напрежение на прекъсване.
• Производствен толеранс:Типична стойност спрямо гарантиран минимум.

Например, доставчик, който претендира за 250 Wh/kg за 11,1 Wh клетка, трябва да предостави маса на клетката от приблизително 44,4 g, ако приемем, че посочените стойности споделят една и съща граница на измерване.

Проверка на поръчката:Преизчислете цитираните Wh/kg и Wh/L. За одобрение на производството използвайте договорени минимални спецификации и документирани тестове за приемане, а не маркетингови данни.

 

5. По-високата енергийна плътност означава ли по-дълъг живот на батерията?

Не е задължително.

Номинален Wh/kgизмерва съхранената енергия при определени номинални условия. Действителното време на работа зависи от това колко енергия доставя батерията при необходимото натоварване.

 

Вътрешно съпротивление,пропадане на напрежението, работна температура и напрежение на прекъсване могат да намалят достъпната енергия.

 

Например, високоенергийна цилиндрична литиево-йонна клетка може да надмине клетъчната клетка при умерено разреждане, докатоLiPo батерия с висок разрядможе да поддържа по-използваемо напрежение при силно търсене на ток. Резултатите зависят от конкретните клетки, а не само от тяхната опаковка.

 

Забатерии за UAV с голям обсег, роботика и други продукти с голямо потребление, сравнете:

• Доставена енергия (Wh)при определения работен ток.
• Възможност за непрекъснат и пиков разряд (C-rate/A).
• DC вътрешно съпротивление (mΩ)и пропадане на напрежението.
• Повишаване на температурата и минимално работно напрежение.

Проверка на поръчката:Попитайте доставчиците за криви на разреждане и измерени доставени Wh при действителния ви товар. По-високата номинална енергийна плътност не гарантира по-дълго време на работа.

6. Какво трябва да включат купувачите в RFQ за енергийна плътност на LiPo срещу Li-ion?

Молба за а3,7 V, 3000 mAh батерияне предоставя достатъчно информация за сравнение на енергийната плътност.

Поискайте сравними предложения, като използвате същите условия.

Една полезна оферта на доставчик трябва да показва и дветеклетъчно ниво Wh/kg/Wh/Lизавършено ниво на опаковката Wh/kg/Wh/L, където е приложимо.

За проекти на OEM това предотвратява маскирането на високоефективна клетъчна спецификация на неефективен завършен дизайн на батерията.