Литийдің литий батареясының жоғары сыйымдылығы - High capacity oceanographic lithium battery pack

A Литийдің литий батареясының жоғары сыйымдылығы - мұхит зерттеушілері қолданатын аккумуляторлар жиынтығы. Физикалық океанографтар жоғары қуатты пайдалану литий батареясының пакеттері үшін ұзақ мерзімді орналастыру орналастырудың ұзақтығын ұзарту және көбірек деректер жинау. Мұхиттанушылар көбінесе жету қиын қиыр жерлерде жұмыс істейді. Осы қашықтағы сайттарға, көбінесе кеме арқылы жету құны тергеу шығындарында басым болуы мүмкін. Бұл мұхиттанушыларды оларды орналастыру мерзімін ұзартуға итермелейді, сонда олар оларға сирек барады. Бұл, басқалармен қатар, олардың аккумуляторлық батареяларының сыйымдылығын арттыруды білдіреді.

Қолдану себептері

Мүмкіндігінше мұхиттанушылар пайдаланады сілтілі батареялар өйткені олар арзан және қол жетімді. Алайда, сілтілі аккумуляторлар жеткіліксіз сыйымдылықты қамтамасыз еткенде, океанографтар литий батареясының пакеттеріне жүгінеді, олар қуаттылықтан үш есе артық қуат бере алады. Батареялар жинағына негізделген литий тионилхлоридінің химиясы аккумуляторлық сілтілерден гөрі қымбатырақ, бірақ олар салмақтың шамамен 60% -ында энергияның тығыздығын шамамен үш есе қамтамасыз етеді (көлемі бойынша да). Литий батареялары басқа да артықшылықтары бар. Олар елеусіз газ шығарады, ал қандай газ өндіріледі, герметикалық жабылған металл ыдыстарда болады. Қаптаманың қызмет ету мерзіміндегі кернеу сілтілі орамның кернеуінен едәуір аз өзгереді. Төмен ток литий жасушаларында да салыстырмалы түрде төмен өзіндік разряд болады, олар 10 жыл ішінде өзінің сыйымдылығының 10% -дан азын жоғалтады.

Батарея жинағын жобалау

Сурет 1. Солға. Литий жасушасының кернеу профилі, сілтілі жасушамен салыстырғанда. Екі профиль бірдей тұрақты қуатты пайдаланып сарқылуды болжайды. Сурет 2. Оң. Сақталған зарядты HLC және үлкен конденсаторлар үшін кернеуге салыстыру. Тар кернеу диапазонында HLC-тің жинақталған заряды кернеудің жоғарылауына байланысты артады, ал еңістері 500 F -1400 F конденсаторларына ұқсайды.

Doppler Ltd. океанографиялық аккумуляторлық пакеттерде Tadiran's TL6930 қолданылады[1] төмен ток литий тионилхлорид бастапқы жасушалар Гибридті қабатты конденсаторлар (HLC) деп аталатын қайта зарядталатын жасушалармен біріктірілген.[2] Төмен ток литий жасушалары көптеген қосымшаларға қажетті токтарды бере алмайды, бірақ олар жоғары ток жасушаларына қарағанда көбірек энергия жинайды. Жоғары ток жасушаларында спираль тәріздес электродтар қолданылады,[3] яғни ұяшық ішінде спиральға оралған парақтарға салынған электродтар. Парақтардың үлкен беткейі ұяшық бере алатын ток күшін арттырады. Төмен ток жасушалары бобин электродтарын пайдаланады,[3] ішкі анодтан, металлдың сыртқы қабатынан тұратын қарапайым дизайн литий, және екеуі арасындағы электролит. Бұл дизайн өндіріс үшін аз шығынды қажет етеді және ол энергияны көбірек сақтайды.

Жасуша сипаттамалары

TL6930 жасушалары мұхиттың әдеттегі температурасында (0-40 ° C), ал мұхиттың жайылуы үшін (1 ай - 2 жыл) жақсы жұмыс істейді. 5-10 ° C температурада бір TL6930 бірдей мөлшердегі сілтілі жасушаның энергиясынан шамамен үш есе көп болады. Бұл айырмашылықтың көп бөлігі литий жасушасының жоғары кернеуімен есептеледі (номиналды 3,8 VDC 1,5 VDC). 1-суретте осы ұяшықтардағы кернеудің уақыт бойынша өзгеруіне мысал келтірілген, егер екі жасуша бірдей үздіксіз қуат берсе. Литий жасушасы сілтілі жасушадан 3 есе ұзақ өмір сүреді және өмір сүру барысында тұрақты кернеуді қолдайды. Бастапқы литий жасушаларының сыйымдылығы бірнеше есе көп қайта зарядталатын литий жасушалары.

Гибридті қабатты конденсаторлар

Океанографиялық құралдардың көпшілігі көбіне аз қуат пайдаланады және олар қысқа уақытқа ғана жоғары токтар қажет етеді. Мысалы, деректерді телеметр арқылы өлшейтін аспаптық жүйелер Иридиум және акустикалық модемдер (мысалы, Бентостан)[4] немесе Link-Quest[5]). ADCP сонымен қатар жоғары қуатты акустикалық берілістерді қолдау үшін жоғары токтың қысқа импульстері қажет. HLC - бұл аз токты литий батареясының пакеттерін жоғары токтың қысқа импульсін беруге мүмкіндік беретін кілт. HLC - бұл шын мәнінде тар кернеу диапазонындағы үлкен конденсаторлар сияқты әрекет ететін қайта зарядталатын литий жасушалары (2-сурет).

Ұяшықтардың орналасуы

Cурет 3. Әдеттегі Pulses Plus батареялар жинағының схемасы. Құрамдас бөліктер: 1) Литийдің алғашқы жасушасы, 2) HLC, 3,4) Шотки диод, 5,6) PTC, 7) Қауіпсіздік тізбегі.

Мұхиттанушылар қолданатын сілтілі аккумуляторлық батареялардың көп бөлігі жасушалардың жіптерімен жасалған. Әдеттегі сілтілі батареялар жиынтығы көбінесе сілтілік жасушалардың бірқатар тізбегінен тұрады, олардың жалпы сыйымдылығын арттыру үшін параллель қосылған. PulsesPlus бумалары керісінше тәсілді қолданады. Бумалар параллель бастапқы ұяшықтардың «тармақтарында» салынады, олардың әрқайсысы бір немесе бірнеше HLC зарядтайды. HLC жоғары ток қажет болған кезде токтың көп бөлігін алады, содан кейін HLC бастапқы ұяшықтардан төмен токпен баяу зарядталады. Ұяшықтың төмен тогы оның тиімдірек жұмыс жасауына мүмкіндік береді. Жоғары ток энергияны төмен ток жасушаларының ішіндегі жылу ретінде таратады және басқа да зиянды әсер етеді. Бұлар электрлік приборларға қол жетімді энергияны азайтады. Бастапқы литий жасушаларын HLC-мен біріктіру қорапқа жинақталған энергияның көп мөлшерін аспаптар жүйесіне жеткізуге мүмкіндік береді.

Қысқа тұйықталудан қорғау

3-суретте типтік Pulses Plus схемасы көрсетілген. Пакетте ұяшықтарды кері зарядтау мүмкіндігін азайту үшін әр тармақта диодтар бар. ПТС немесе оң температура коэффициенті термисторлар қалпына келтіруге болады сақтандырғыштар. ПТС жол жүру кезінде жыли бастайды. Жылулық олардың қарсылығын арттырады, бұл одан да көп жылу шығарады, ал ПТҚ тез «қозғалады» және токтың көп бөлігін өшіреді. PTC әдеттегі ADCP бумасында сирек кездеседі, өйткені қауіпсіздік тізбегі қысқа тұйықталудан қорғайтын қорғаныс болып табылады (8 А шамасынан жоғары ток ретінде анықталады). Қауіпсіздік схемасы кернеу шекті деңгейден төмен түспестен бұрын ораманы өшіреді. Егер пакетті толығымен босатуға рұқсат берілсе, онда бір тармақ басқаларынан бұрын босатылуы мүмкін, бұл босатылған тармақтың қалған ұяшықтармен зарядталуына әкелуі мүмкін. Литий жасушасын зарядтауға деген кез-келген әрекет қауіпті болуы мүмкін және ораманы оның бастапқы кернеуінің шамамен 75-80% -ында өшіру бұған жол бермейді. Бұл кернеу кезінде қуаттың шамамен 3% -ы ғана қалады, ал қалған қуаттылық ораманы толық таусылғанға дейін жоюға мүмкіндік береді.

Орналастыру алдындағы тест

Мұхит зерттеушілері ұзақ уақытты орналастыруға көп уақыт пен ақша жұмсағаннан кейін нәтижесін күткендіктен, мұхиттанушылар өз тәжірибелерінің сәттілігін қамтамасыз ету үшін қондырғылардан бұрын ерекше күш жұмсайды. Олардың алаңдаушылығының бірі - батареяның істен шығуы.[6] Doppler Ltd's Акустикалық доплерограф (ADCP) батареялары [7] литий батареясының пакетін мысалға келтіріңіз, мұны океанограф орналастыруға дейін тексере алады. Бұл аккумуляторлық батареялар RD аспаптарында жиі қолданылады[8] Жұмысшы ат[9] және Long Ranger[10] және Нортекте[11] AWAC.[12] Тадиранның PulsesPlus негізіндегі литий пакеттері[13] технология типтік сілтілі батареялар пакетінен айтарлықтай ерекшеленеді.

Қауіпсіздік тізбегі

4-сурет. Литий батареялар жинағындағы пластикалық терезенің артындағы қауіпсіздік тізбегі.

Қауіпсіздік функцияларынан басқа, қауіпсіздік тізбегі пакеттің сау болуын растайтын өзін-өзі тексеруді де ұсынады. Егер артында жарық диоды бар терезе болмаса, бума қысқа болмауы керек. Қауіпсіздік тізбектері бар батареялар ғана қысқа тұйықталуға жауап ретінде пакетті өшіреді.

Өзін-өзі тексеру

Өзін-өзі тексеру батареяның және оның қауіпсіздік тізбегінің жұмыс істейтінін, кернеудің қолайлы шектерде екенін, батареяның 8 А импульсін бере алатындығын және батареяның өзін қысқа тұйықталудан қорғайтындығын көрсетеді. Сынақ батарея жинағының жаңа екенін растайды. Егер батареяның жаңа сынақтары қолданылса, жеткізушіге хабарласу керек. Кейбір жағдайларда, салқын температурада сақталған батарея өзінің толық қуатына ие болса да, оның қолданылғандығын көрсететін сынақ нәтижесін беруі мүмкін.

Егер «жақсы» аккумулятор құралы жұмыс істемесе, не істеу керек

Кейбір құралдардың кірістерінде ағымдағы шектегіштер бар. Ең көп таралған мысал - RD Instruments Workhorse. Ток шектегіші істен шыққан кезде құрал батареяның қысқа тұйықталуынан қорғауды іске қосу үшін жеткілікті ток алады және құрал жұмыс істемей қалады. Бұл орын алғанда, айнымалы ток адаптерін қосыңыз (ол ADCP ішкі конденсатор банкін зарядтайды), содан кейін батареяны қосыңыз. Енді құрал қалыпты жұмыс істейді.

«Пайдаланылған» және «таусылған»

Қауіпсіздік тізбегі оның кернеуі шекті мәннен төмен түскенде немесе импульстің минималды санын анықтаған кезде орамның қолданылғанын анықтайды. Қаптаманы сынау оның «пайдаланылуын» тудыруы үшін әдетте жеткіліксіз, бірақ қалыпты жұмыс оны сыйымдылығының 1% -ы таусылғанға дейін «қолдануы» керек. Қауіпсіздік тізбегі орамның қызмет ету мерзімі аяқталған кернеу деңгейінен төмен түсіп, сөніп қалғанда «сарқылуына» әкеледі. Пайдаланылған бума әдеттегідей жұмыс істей береді, бірақ таусылған буманы енді пайдалану мүмкін емес.

Әдебиеттер тізімі

  1. ^ http://www.dopplerltd.com/TL-6930.pdf
  2. ^ http://www.dopplerltd.com/HLC-1550A.pdf
  3. ^ а б «Жасушалық механикалық құрылыс». Mpoweruk.com. Алынған 2012-11-18.
  4. ^ «Акустикалық модемдер». Теледин Бентос. Архивтелген түпнұсқа 2012-07-19. Алынған 2012-11-18.
  5. ^ «LinkQuest». LinkQuest. Алынған 2012-11-18.
  6. ^ «plim2635.dvi» (PDF). Алынған 2012-11-18.
  7. ^ «Үй». Oceanbattery.com. Алынған 2012-11-18.
  8. ^ «Teledyne RD аспаптары». Adcp.com. Алынған 2012-11-18.
  9. ^ «Teledyne RDI's Sentinel ADCP». Adcp.com. Архивтелген түпнұсқа 2014-10-25 аралығында. Алынған 2012-11-18.
  10. ^ «Teledyne RDI's Workhorse Long Ranger ADCP». Adcp.com. Архивтелген түпнұсқа 2015-01-09. Алынған 2012-11-18.
  11. ^ «NortekUSA жаңалықтары - Nortek USA». Nortekusa.com. 2012-11-13. Алынған 2012-11-18.
  12. ^ «AWAC - Nortek USA». Nortekusa.com. Алынған 2012-11-18.
  13. ^ «Жоғары импульсті қосымшаларға арналған PulsesPlus ™ батареялары». Tadiranbat.com. Архивтелген түпнұсқа 2012-10-10. Алынған 2012-11-18.