리튬 폴리머 배터리의 용량은 얼마나됩니까?

소형 리튬 폴리머 배터리 (4x12x30 mm, 120 mA-h)가있는 장치를 설계하고 있습니다. 다음과 같습니다 :

케이스에 배터리를 넣을 공간이 공칭 치수보다 약 10 % 커야한다는 사실을 들었습니다. 확장 할 수 있습니다. 여분의 10 %는 상당히 큰 것 같습니다.

이 경험 법칙은 어디에서 왔습니까? 리튬 폴리머 셀을 넣을 수있는 구획이 얼마나 큰지에 대한 공식 권장 사항이 있습니까?
이 배터리는 정상적인 사용에서 얼마나 확장 및 축소됩니까? 예를 들어 충전 / 방전주기, 정상 온도 범위 (-20C ~ 60C)의 온도주기 등
오작동시 배터리가 단단한 칸에 있으면 어떻게됩니까? 배터리가 내부적으로 단락 된 경우 "퍼프 아웃"하는 것이 일반적이지만 배터리가 확장을 방해하는 구획에 있으면 어떻게됩니까? (컴 파트먼트가 압력 축적을 견딜 수있을 정도로 강하다고 가정하십시오) 압력 / 벽이 단락을 악화 시키나요?

— 알렉스 전
소스

내가 읽은 논문에서 10 %가 팽창 한 것은 양극 또는 음극이므로 10 %에서 나온 것으로 생각됩니다.

— 전압 스파이크

@mkeith 가장 중요한 것은 팽창 테스트를 직접 수행하거나 제조업체에서 얻는 것입니다. 어렵지 않고 단지 마이크로 미터 세트와 셀을 충전 및 방전하는 방법이 필요합니다

— Voltage Spike

배터리가 부풀어 오르면 배터리는 확장 또는 환기되도록 설계되어야합니다. 18650s 통풍구와 같은 단단한 껍질은 사진에있는 것과 같은 가방 유형 배터리를 확장합니다. 치명적인 고장을 방지하기 위해 고장 지점을 제공해야하므로 가방 형 배터리로 무언가를 설계하는 경우 가능하면 케이싱에 고장 지점을 넣어 배터리 백이 확장 될 때 튀어 나오거나 열리지 않도록하십시오. 확장 배터리를 뚫을 수있는 근처 모양. 케이스를 확장 할 수 없는 경우에만 케이스가 배출되도록 장애 지점을 제공해야합니다.

— KH

이것의 대부분은 기본적으로 화재가 폭발하는 것을 방지합니다. 배출해야하는 배터리 유형 (IE 18650)을 사용하는 경우 케이스도 배출하거나 확장 할 수 있어야합니다. 플라스틱의 약점, 고무 / 부드러운 접착제 플러그 또는 분리 된 장력 후크는 모두 허용됩니다. 일화 적으로, 나는 배터리가 약 2 분 동안 휴대폰에 전력을 공급할 수있을 정도로만 충전 될 때까지 삼성 갤럭시 S6를 사용하게되었습니다. 나는 방수 처리 된 Lifeproof 케이스를 사용하므로 완전히 밀봉되어 있으며 앞면과 뒷면 클립을 사용하여 상당한 힘을 발휘합니다.

— KH

휴대 전화를 함께 붙잡는 압력이 가해지지 않은 상태에서 배터리를 교체하고 외부 케이스를 열었을 때 배터리의 확장으로 인해 앞면과 뒷면 덮개가 모두 프레임에서 튀어 나왔습니다. 당신이 좋아하는 경우에 당신의 질문을위한 그림 1-2를 제공 할 수 있습니다. 압축에도 불구하고 방수 케이스에는 배터리가 튀어 나오는 것처럼 (팝업 할 정도로 팽창) USB 포트 덮개, 이어폰 잭 덮개 및 여러 얇은 막이 열리고 실패하는 것처럼 적절한 고장 지점이 있습니다. 폭발.

— KH

답변:

이 논문은 전지를 측정했으며, 충전주기 동안 최대 0.5 % 확장을보고했습니다.

출처 : 리튬 이온 파우치 셀 배터리의 확장 : 중성자 영상으로부터의 관찰 그림 7

배터리 수명 동안 1.5 % 이상 팽창

출처 : 리튬 이온 파우치 셀 배터리의 확장 : 중성자 영상으로부터의 관찰 그림 9

이러한 수치를 기준으로 사용할 수는 있지만 이러한 측정을 합리적인 정도로 어렵게 만드는 것은 아닙니다. 배터리는 제조업체마다 다른 양극 / 음극 및 전해질 조합으로 만들어 지므로 팽창에 대해 제조업체에 문의하거나 측정하는 것이 좋습니다.

배터리가 얼마나 팽창하는지 확인하려면 마이크로 미터를 가져 와서 방전을 측정 한 다음 완전히 충전 된 상태로 측정하여 차이가 무엇인지 확인하십시오. 열팽창에 따라 셀이 더 팽창하기 때문에 최대 방전 상태에서 셀을 측정하십시오. 배터리와 제조 공차의 차이를 설명하기 위해 추가 마진을 제공하십시오.

세포가 외부보다 가열되면 중간에서 더 많이 부풀어 오른다. 따라서 셀의 중간을 측정해야합니다.

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

— 전압 스파이크
소스

나노 레벨 (lapto2d에 의해 제시된)에서 전극 자체의 전기 화학으로 인한 불가피한 전극 팽창 / 수축과, 파우치 형 전지 (K.Krull에 의해 제시된)의 "배터리 팽윤 / 퍼핑"사이에는 구별이 있어야한다. 전해액 분해 / 가스 방출은 전지의 오작동 및 / 또는 제조 품질 저하의 징후입니다.

퍼핑에 관해서는 그것에 관한 몇 가지 이론이 있지만, 주된 원인은 세포가 거의 과방 전 된 상태로 오랫동안 남아있을 때 전해질 분해 및 금속 축적으로 인한 것 같습니다.

제조 문제는 전지가 밀봉되기 전에 "형성" 되어 전해질이 아웃 가스로 배출 되는 생산 공정과 관련이있다 . 성형이 느슨하거나 너무 빠르면 매도에 가스가 축적되어 시간이 지남에 따라 퍼프가 발생합니다.

물론 실제로는 전체 세포의 확장은 두 가지 효과의 조합, 그리고 잘 만들어진 세포의 일부 연구보고, 50 사이클 후 4 %까지 확장을 보여주는 이 책을 .

0.5 %-1 %의 전극 두께 팽창이 자연스럽고 일부 크기의 배터리 실을 수용 할 수 있어야하지만 과도하게 돌이킬 수없는 퍼핑은 치명적인 고장의 심각한 선구자입니다. 고객의 문제를 다루는 어느 시점에서 나는 전체 장치 케이스가 찢어지기 전에이 상태를 감지하는 압력 센서를 갖는 것이 매우 유익하다는 것을 깨달았습니다. 이 아이디어는 이미 US8717186B2의 특허를받은 것으로 보입니다 . 디자인에 압력 센서를 넣는 것이 좋습니다.

— Ale..chenski
소스

이전 답변에서 제공된 풍부한 세부 사항과 경쟁 할 수는 없지만이 여분의 공간이 좋은 이유가있는 이유를 예를 들어 보는 것이 도움이 될 수 있습니다.

Lipo는 온도 및 충전 / 방전으로 정상 작동하는 동안뿐만 아니라 노화 될 때도 팽창합니다. 이 현상에 대해 자세히 알아 보려면 전해질 분해를 살펴보십시오. 그러나 궁극적으로 LiPo 내부의 가스 (주로 산소) 생성으로 분해됩니다.
예상 할 수있는 것에 대한 아이디어를 제공하기 위해 :이 문서를 작성하는 동안 자주 사용하는 3.5 년 된 배터리는 25mm (리셀러에 따르면 데이터 시트를 찾을 수 없음)에서 거의 32mm (25 % 이상)로 확장되었습니다. ! 데이터 시트 값이 리셀러의 값만큼 낙관적이지는 않지만 제품을 디자인 할 때 고려해야 할 실질적인 증가입니다.

배터리에 팽창 할 공간이 없으면 화재의 위험이 있으며 최악의 경우 폭발 할 수도 있습니다. 아래 질문에 대한 의견을 참조하십시오. 이는 KH가 자세히 설명했습니다.

— K. 크룰
소스

흠, 어떤 종류의 배터리였습니까? 25mm는 파우치 셀에 적합합니다. 2.5mm입니까? 부풀어 오른 것처럼 보입니까? 셀 두께의 일반적인 공차는 거의 0.5mm라고 생각합니다.

— Alex I

RC 자동차 및 멀티 콥터에 사용되는 4S 2200mAh LiPo 배터리에 대해 이야기했습니다. 아직 퍼핑되지 않았지만 더 이상 사용하지 않는 것이 좋습니다. 나는 조금 더 깊이 파고 지금까지 오래된 1S 배터리를 찾았습니다. 부은 것 같지만 큰 것만 큼 끔찍한 것은 아닙니다. 불행히도 나는 그것이 원래 두껍다는 것을 모르기 때문에 수치 적으로 말할 수 없습니다.

— K. Krull