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如何测试使用了几十年的电池

通过迈克·桑特|2019年10月2日,

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通过Sol Jacobs.
副总裁兼总经理
Tadiran电池

所有电池都没有创建平等。然而,区分优质的细胞可能是困难的,因为短期测试通常无法复制实际的长期性能。

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梭筒式LiSOCl2电池,如图所示,被设计用来吸取少量的平均电流(微安)。高速率电流抵消了钝化作用:钝化作用是一种自然现象,通过在锂表面形成一层薄膜,防止锂阳极与亚硫酰氯直接接触,从而防止电池自放电。

延长电池的使用寿命对于降低远程无线设备的总拥有成本至关重要,特别是那些部署在偏远地区和极端环境中的设备,在这些地方更换电池的费用远远超过电池本身的成本。

梭筒式亚硫酰氯锂电池(LiSOSl2)可以达到40年的电池寿命,在20世纪80年代中期生产的AMR/AMI表发送单元(mtu)证明了这一点。在对旧电池进行了28年的运行升级后,测试表明,即使在使用了近30年之后,仍有大量未使用的容量。

水和天然气公用事业依赖于这些独特的长寿命锂电池,以确保强大的网络可靠性,因为任何大规模的电池故障都会破坏月度客户结算周期并禁用远程关闭和连接功能。害怕这种最糟糕的情形方案导致斯普林菲尔德的城市官员,每年投资数百万美元以避免潜在的“混乱”,以避免这座城市资源的潜在“混乱”。

对超长寿命电池的需求遍及所有行业,包括制造、分销、运输/物流、基础设施、能源生产、环境监测、医疗保健、智能计量、过程控制、资产跟踪、安全系统、机器对机器(M2M)以及系统控制和数据自动化(SCADA)。举几个例子。

新pulseplussilo

PulsesPlus电池将提供低本底电流的标准梭筒式LiSOCl2电池与提供双向无线通信所需的高脉冲的专利混合层电容器(HLC)结合在一起。独特的寿命结束电压平台允许低电池状态警报。

长期电池测试的挑战。

尝试使用短期测试预测长寿命的电池性能可以通过强迫这些细胞以从未意图的方式执行来导致虚假和误导性的结果。

例如,梭筒式LiSOCl2电池被设计成吸收少量的平均电流(微安)。高速率电流抵消了钝化作用:钝化作用是一种自然现象,它是在锂表面形成一层薄膜,防止锂阳极与亚硫酰氯直接接触,从而防止电池自放电。当电池变得不活跃时,钝化层就会改变。短期测试防止钝化,从而导致不可靠的测试结果。

钝化层必须设计得足够防止自放电,但仍然允许适当的功率输出。钝化层过厚会使电池无法工作。

以下是评估长期电池性能的五种方法:

1.长期测试 - 在不同负载下不断测试不同年龄的电池,测试配置文件产生有价值的长期数据。

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Bobbin-type LiSOCl2电池具有最宽的温度范围(-55°C至+125°C),允许电子收费标签在夏季经受极端的热浸泡(根据SAE,最高可达112°C),然后快速冷却。而在冬季,则相反:极冷的浸泡,随后迅速变暖

2.加速测试——阿伦尼乌斯测试通常导致反应速率每升高10°C增加两倍。阿伦尼乌斯试验应在72°C下进行(与在22°C下操作相比,等效于32个寿命),并且必须正确解释,因为制作不良、过度钝化的电池可能会显示假阳性结果。

电池应在72°C储存之前进行测试,同时也在72°C储存期间测试电池。然后在72°C下测试电池一个月,一个月后将足够的电流完全耗尽电池。两(2)个月后进行相同的测试,可用容量在两(2)个月后耗尽。类似的测试在3、4、5、6个月、1年和90个月后运行。

经过一个和两个月的测试,Tadiran XOL电池将表现出非常低的容量输出,因为它的设计不会很快耗尽,因为锂电池可以提供高使用率或低自放电率,而不是两者都有。相比之下,Tadiran IXTRA电池和某些竞争对手将在如此快速的放电速率下展示更高的可用容量,然而,他们的自放电速率将在其他测试中更高。

从72°C的三个月试验开始(相当于8年的运行在22°C),优质的电池将开始由于较低的自放电而出现更高的可用容量。进行该测试的较长,优质和劣质电池之间的差异将变得更加明显,由制造方法,原材料的质量和纯度,以及有利地应用钝化效果的能力。Bobbin型Lisocl2细胞可以在72°C下存活90个月的Arhenius测试,相当于数百年的连续操作。

3.量热计测试-量热计测量电池周围因自放电引起的液体温度上升。在进行量热计测试之前,电池应稳定一年,以确保可靠的结果。

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Resensys Senspot无线传感器将结构压力和振动监测到建筑物,起重机,平台和机械。这些部署通常无法访问,使电池更换困难且昂贵。长寿命梭芯Lisocl2电池提供耐用,低成本的解决方案。

4.锂滴定-在通常没有历史数据的情况下(如极端温度、长时间的高电流脉冲、短寿命的应用等),可以使用滴定来测量阳极中剩余的锂量。在升高的温度和不同的放电电流下操作几个月后,细胞被解剖。自放电率越高,电池中锂的残留量就越少。

5.现场结果-Tadiran从几乎每个产品应用中接收客户提供的样品,然后进行锂滴定和其他测试,以测量现场电池性能。另一个有用的工具是在数十亿个设备运行小时内测量FITs(故障时间)的数量。塔迪兰电池的平均容量在5到20 FITs之间,这是非常低的。

在竞争电池上进行可比测试形成了比较的有用基础。测试应在一年后开始,以确保所有电池都正确稳定,以限制电解质中任何杂质的影响。

Tadiran已经测试了数十年的竞争梭型Lisocl 2电池,测量诸如OC电压,负载下的电压等键变量,以及在不同温度和负载尺寸下的自放电速率。在实验室中相当于超过10,000多年的超过100,000个应用测试点,并通过对实际现场数据进行双重检查这些测试结果,Tadiran可以基于特定于应用程序的要求产生高度准确的预测模型。

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筒管型LiSOCl2电池是AMR/AMI计量应用的首选。这些超长寿命电池通常部署在地下坑洞(如图所示)或建筑外部,提供了一个坚固可靠的解决方案,降低了成本高、破坏性大的电池故障风险。

筒管型的LiSOCl2电池是不一样的。例如,高质量电池每年的自放电率仅为0.7%,40年后仍能保持70%以上的可用容量。相比之下,劣质电池每年的自放电率高达3%,每10年就会耗尽30%的可用容量,电池寿命不可能达到40年。

指定一个高质量的电池可以降低您的长期拥有成本,这对于部署在远程站点和极端环境中的无线设备尤其重要。

Tadiran.
www.tadiranbat.com


了下:电池
标记:tadiran

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