Lityum polimer piller hacim olarak ne kadar genişler?

Küçük bir lityum polimer pil (4x12x30 mm, 120 mA-h) olan bir cihaz tasarlıyorum. Buna benzer:

Bir durumda pil için kalan alanın, genleşmeye izin vermek için nominal boyutlardan yaklaşık% 10 daha büyük olması gerektiğini (esas olarak kalınlıkta olduğunu düşünüyorum) bir başparmak kuralı olduğunu duydum. Ekstra% 10 oldukça büyük görünüyor.

Bu temel kural nereden geliyor? Bir bölmenin lityum polimer hücreleri yerleştirmek için ne kadar büyük olduğuna dair resmi bir tavsiye var mı?
Bu piller normal kullanımda ne kadar genişler ve küçülür? Örneğin şarj etme / boşaltma çevrimleri sırasında, normal sıcaklık aralığındaki (-20C ila 60C) sıcaklık döngüleri vb.
Arıza durumunda pil sert bir bölmede bulunuyorsa ne olur? Dahili olarak kısa devre yaparlarsa pillerin "şişirilmesi" oldukça yaygındır, ancak pil genişlemeyi önleyen bir bölmedeyse ne olur? (Bölmenin basınç artışına dayanacak kadar güçlü olduğunu varsayın) Basınç / duvarlar kısa devreyi daha da kötüleştiriyor mu yoksa daha mı iyi yapıyor?

— Alex I
kaynak

Okuduğum makalelerde,% 10 şişen anot veya katottu, bu yüzden% 10'un geldiğini düşünüyorum.

— Voltaj Spike

mkeith Bence en önemli şey şişlik testini kendiniz yapmak ya da üreticiden almak. Yapması zor değil, sadece bir dizi mikrometreye ve hücreyi şarj etmek ve boşaltmak için bir yola ihtiyacınız var

— Voltage Spike

Şişirilmiş pillere gelince, pil genişleyecek veya havalanabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Fotoğrafınızdaki çanta tipi piller genişler, 18650'ler gibi sert kabuklar havalandırılır. Yıkıcı bir arızayı önlemek için bir arıza noktası sağlanmalıdır, bu nedenle bir çanta tipi batarya ile bir şey tasarlarsanız, mümkünse, batarya torbası genişlediğinde açılmasını / ayrılmasını sağlamak için arıza noktalarını muhafazaya koyun ve genişleyen pili delecek yakındaki şekiller. Yalnızca davanın genişletilmesi mümkün değilse , davanın hava almasını sağlamak için bir arıza noktası sağlanmalıdır.

— KH

Bunların çoğu temelde yangının patlama olmasını engelliyor. IE 18650'nin havalandırması gereken bir batarya tipi kullanılıyorsa, kasa havalandırmalı veya genişletebilmelidir. Plastikte zayıf bir nokta, kauçuk / yumuşak tutkal tapası veya koparılan gerdirilmiş kancalar kabul edilebilir. Anekdot olarak, bu yıl pil, telefonu yaklaşık 2 dakika boyunca çalıştırmak için yeterli şarj tutabilinceye kadar Samsung Galaxy S6'mı kullandım. Su geçirmez, tamamen sızdırmaz ve ön ve arka klipsli Lifeproof kasaları kullanıyorum ve oldukça önemli bir kuvvetle bir arada tutuyorum.

— KH

Sonunda onu değiştirmeye geldiğimde ve dış kasayı açtığımda, telefonu bir arada tutan güçlü baskısı olmadan, ön ve arka kapakların her ikisi de genişleyen pil (tasarlanmış arıza noktası) tarafından çerçeveden çıkarıldı, bu yüzden İsterseniz sorunuz için bir veya iki resim sağlayabilir. Sıkışmaya rağmen, su geçirmez kılıfın, pil havalandıysa (pop kadar genişleyecek gibi), usb bağlantı noktası kapağının, kulak telefon jakı kapağının ve çeşitli ince zarların açılacağı / başarısız olacağı gibi yeterli arıza noktalarına sahip olduğunu unutmayın. patlama.

— KH

Yanıtlar:

Bu makale bir hücreyi ölçtü, bir şarj döngüsü boyunca maksimum% 0,5 genişleme bildirdi:

Kaynak: Lityum İyon Kılıfı Hücreli Pillerin Genişlemesi: Nötron Görüntülemeden Gözlemler Şekil 7

Pilin ömrü boyunca,% 1.5'ten fazla şişti

Kaynak: Lityum İyon Kılıfı Hücreli Pillerin Genişlemesi: Nötron Görüntülemeden Gözlemler Şekil 9

Bu sayıları bir taban çizgisi için kullanabilirsiniz, ancak bu ölçümleri makul bir derecede yapmak zor değildir. Piller üreticiden üreticiye değişen farklı anot \ katot ve elektrolit kombinasyonları ile üretildiğinden, şişlik konusunda üreticiye danışmak veya ölçmek akıllıca olacaktır.

Pilinizin ne kadar şiştiğini gerçekten öğrenmek istiyorsanız, bir mikrometre alın ve deşarj olduğunu ölçün, ardından tamamen şarj olduğunu ölçün ve farkın ne olduğunu görün. Maksimum deşarj altında hücre ölçün, çünkü hücreler termal genişleme ile daha fazla şişer. Pillerdeki farklılıkları ve üretim toleranslarını hesaba katmak için kendinize ek marj verin.

Hücreler ayrıca dışarıdan ısıtıldıklarında ortada daha fazla şişer. Bu yüzden hücrenin ortasını ölçtüğünüzden emin olun.

Kaynak: https://www.researchgate.net/publication/283720424_A_novel_thermal_swelling_model_for_a_rechargeable_lithium-ion_battery_cell

— Gerilim Spike
kaynak

Elektrotların kendisinin nanoskopik düzeyde (lapto2d ile gösterilmiştir) elektrokimyası nedeniyle kaçınılmaz elektrot genişlemesi / büzülmesi ile kese tipi hücrelerin (K.Krull tarafından sunulan) "pil şişmesi / şişirilmesi" arasında bir hücrenin arızalı ve / veya düşük üretim kalitesinin bir işareti olan elektrolit ayrışması / gaz çıkışı.

Şişirme ile ilgili olarak, bununla ilgili birkaç teori vardır, ancak asıl neden, hücreler uzun süre neredeyse aşırı deşarj durumunda bırakıldığında bazı elektrolit ayrışması ve metal birikmesidir.

Üretim konusu, hücrelerin kapatılmadan önce "oluşturulduğu" elektrolitin dışarı sızmasına izin veren üretim işlemiyle ilgilidir . Şekillendirme özensiz / çok hızlı yapılırsa, satış hala gaz birikmesine sahiptir ve zamanla şişirilir.

Açıkçası uygulamadaki genel hücre genişlemesi iki etkinin bir kombinasyonudur ve iyi yapılmış hücrelerin bazı çalışmaları 50 döngüden sonra% 4'e kadar genişleme gösterir, bu yayına bakın .

Elektrot kalınlığı genişlemesinin% 0.5 -% 1'i doğaldır ve bazı büyük boy pil bölmeleriyle barındırılabilse de / yerleştirilmelidir, aşırı geri dönüşümsüz şişirme, felaket başarısızlığının ciddi bir öncüsüdür. Müşterinin sorunları ile ilgilenmenin bir noktasında, tüm cihaz durumu parçalanmadan önce bu durumu tespit etmek için bir basınç sensörüne sahip olmanın çok yararlı olacağını fark ettim. Bu fikrin zaten patentli olduğu anlaşılıyor , US8717186B2 . Tasarımınıza bir basınç sensörü koymanızı şiddetle tavsiye ederim.

— Ale..chenski
kaynak

Önceki cevaplarda verilen ayrıntı zenginliği ile rekabet edemesem de, bu kadar fazla alanın neden iyi bir nedenden dolayı kullanıldığına dair bir örnek vermenin size yardımcı olabileceğini düşünüyorum.

Lipo sadece sıcaklık ve şarj / deşarj ile normal çalışma sırasında değil, aynı zamanda yaşlandığında da şişer. Bu fenomen hakkında daha fazla bilgi edinmek için elektrolit ayrışmasına bakın, ancak sonuçta LiPo içinde gazların (çoğunlukla oksijen) oluşumuna ayrılır.
Sadece size neler bekleyebileceğiniz hakkında bir fikir vermek için: Sık sık kullandığım 3.5 yıllık bir pil, bunu yazarken 25 mm'den (satıcıya göre bir veri sayfası bulamadı) neredeyse 32 mm'ye genişledi, bu da% 25'ten fazla ! Veri sayfası değerleri, satıcılarınki kadar iyimser değil, ancak yine de bu, ürününüzü tasarlarken dikkate alınması gereken önemli bir artış.

Pilin şişmesi için yer yoksa, olası bir yangın riski ve en kötü durumda bile patlama olabilir. Sorunuzun altındaki yorumlara bakın, bu KH tarafından ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

— K. Krull
kaynak

Hmm, ne tür bir pildi? 25mm bir kese hücresi için çok şey, 2.5mm mi demek istediniz? Şişkin görünüyor mu? Bence hücre kalınlığındaki tipik tolerans neredeyse 0,5 mm'dir.

— Alex

RC otomobiller ve multicopters için kullanılan bir 4S 2200mAh LiPo pilden bahsediyordum, küçük tek hücrenizin büyük çeşidi (25 mm amaçlanıyor). Henüz şişkin değil, ama artık kullanmanızı tavsiye etmem. Biraz daha derine kazdım ve şu ana kadarkine benzer eski bir 1S batarya buldum. Şişmiş gibi görünüyor, ama büyük olan kadar korkunç değil. Ne yazık ki size sayısal olarak söyleyemem, çünkü başlangıçta ne kadar kalın olduğunu bilmiyorum.

— K. Krull