通过SOL JACOBS，塔迪兰电池公司
工业物联网上的许多设备将需要坚固的一次电池和可充电锂电池，以提供可靠的、长期的电源。
毫无疑问，物联网上会有很多远程无线设备。其中许多将由一次锂电池或与可充电电池或超级电容器相结合的能量收集装置提供动力。以下是一些关于电池化学的想法，对工业物联网应用中可能出现的电力场景有意义。
一种用于长期部署和提取低平均日电流的无线设备可能是初级筒子型亚硫酰氯化锂(LiSOCL)的候选设备2)电池。LiSOCL2化学是远程无线应用的主要选择，因为它具有极高的能量密度(1420 Wh/l的体积密度广泛使用，而铅酸的体积密度约为100 Wh/l)、高容量、宽温度范围和低的年自放电率。
某些筒子类型的LiSOCL2电池每年的自放电率低于1%;在电池年自放电超过设备年功耗的情况下，电池可以工作40年。智能电网就是一个典型的例子，其中筒子型LiSOCL2电池已经部署在工业物联网环境中。近30年来，这些电池一直为与中央数据库通信的计量设备的终端提供动力。电表正日益成为智能电表。它们现在与物联网连接，提供有关消费模式的实时信息和警报。为了节约能源，这些无线设备主要在休眠状态下工作，消耗很少或不消耗能量。它们定期获取数据，但只有在注意到某些数据参数时才会被唤醒。仔细控制能源消耗可以让这些无线设备几十年不用维护。
标准LiSOCL的主要限制2化学是低速率设计产生的高钝化。在LiSOCL2在细胞中，亚硫酰氯是液体。金属锂与亚硫酰氯接触，会慢慢氧化出氯化锂。金属锂表面产生的氯化锂层往往会阻止锂与亚硫酰氯发生反应。这种现象就是钝化。钝化的过程很慢，但是在较高的温度下，钝化的速度更快，并且在较长的时间内更加明显。
钝化阻止这些电池提供高电流脉冲。这个问题可以通过结合标准的LiSOCL来解决2具有专利混合层电容器(HLC)的电池。标准的LiSOCL2单元在待机模式下提供低背景电流为设备供电，而在设备处于数据查询和传输的主动模式时，HLC存储并提供所需的高脉冲。
另一种替代方法是使用超级电容器，也被称为超级电容器或电双层电容器(edlc)，它以静电场而不是化学状态储存能量。超级电容器主要用于为手机、笔记本电脑和数码相机提供存储备份电源。该技术有一些固有的缺点，包括短时间的电力，线性放电特性，不允许使用所有的可用能源，低容量，低能量密度，高自放电(高达60%每年)，以及需要电池平衡时，超级电容器串联。超级电容器也有可能泄漏的卷曲密封，并没有证明提供长寿命。
消费级vs工业级
一些工业物联网应用可能非常适合于能源收集。能量收集(又称能量清除)是指从外部来源(如太阳能、热能、风能、盐度梯度和动能)中获取能量的过程。收集的能量通常用于驱动无线自主设备。决定使用能量收集装置取决于因素，包括装置的可靠性和它的能源;设备的预期使用寿命;环境要求;尺寸和重量方面的考虑;总拥有成本。
一个能量收集装置通常包含五个基本组件:传感器、传感器、能量处理器、微控制器和可选的无线电链路。传感器检测和测量环境参数，如运动、距离、温度、湿度、压力、光、应变振动和ph值。传感器和能量处理器协同工作，转换、收集和存储电能到可充电锂电池或超级电容中。单片机对数据进行采集和处理。无线电链路与主机接收器或数据收集点通信。收集的能量通常相对较小，特别是对于那些每天只吸收几个微安电流的设备。
能量收集设备通常与可充电锂离子电池搭配使用，以储存收集到的能量。消费级锂离子电池价格合理，且广泛使用，但预期寿命不到5年，充电周期不到500次。它们也只能在-10到60°C的中等温度范围内工作，所以它们不能很好地在极端环境中长期部署。
工业级锂离子电池是一个更好的选择，如果无线设备是打算在偏远，难以到达的地方使用。工业锂离子电池的使用寿命可达20年，可处理5000次完全充电循环。它们还可以在-40到85°C的温度范围内工作，并可以提供高电流脉冲(aa大小的电池为5 a)。这些工业级的锂离子电池也具有玻璃-金属密封密封，而消费充电电池使用卷曲密封更容易泄漏。
一般来说，如果更换电池的费用远远超过电池本身的成本，工业级锂离子电池是有意义的。这可以通过计算工业级锂离子电池和消费级锂离子电池的总寿命成本来证实。
对于一个示例应用程序，考虑无线太阳能驱动停车计时器。该系统由IPS集团生产，集成了最先进的功能，包括多种支付系统选项、访问实时数据、集成车辆检测传感器、用户指导和执行模块，以及连接到综合基于web的管理系统。
IPS集团开发的M5单车位停车计时器使用工业级可充电锂离子电池，通过内置太阳能电池收集能量。该仪表装置通过无线网络连接到云中的管理系统。
仪表中的光伏电池板收集太阳能，然后储存在一个工业级可充电锂离子电池中。可充电电池可以提供启动双向无线通信所需的高脉冲。
工业物联网应用的另一个例子是catlewatch，它将太阳能轮毂项圈和太阳能项圈装置安装在牛身上。所有的项圈通过无线网状网络与集线器项圈通信。枢纽项圈通过铱卫星与云层进行通信。牧场主可以实时更新动物的日常行为，包括畜群位置、行走时间、放牧时间、休息时间、水消耗、热状态和其他健康事件。如果食肉动物或偷猎者的潜在威胁出现，牧场主也会收到即时通知。
在“牛观察”系统中，安装在牛身上的智能项圈都与安装在牛群中少数牛身上的轮毂项圈进行通信。集线器项圈与作为连接到云层的铱卫星通信。所有设备均采用工业级锂电池供电。牧场主通常在他们的智能手机上获得聚合数据。
在牛手表的光伏电池板收集的能量储存在工业级别的锂离子充电电池。之所以选择这种电池而不是超级电容器，是因为它们明显更轻、更小，因此对动物来说更舒适。
每个应用都是特殊的，特定的要求决定了最佳的电源。当长期可靠性至关重要时，工业级电池通常比消费级电池更有经济意义。
参考文献
Tadiran电池
www.tadiranbat.com
了下:《设计世界》文章，电容器，无线，电子•电气，能源管理+收获，绿色工程，物联网•工业物联网•物联网•工业4.0
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