Если вы когда-либо держали в руках портативное устройство, беспроводной гаджет или даже небольшой медицинский инструмент, который не нужно подключать к стене, скорее всего, вы взаимодействовали с литий-ионным полимерным (LiPo) аккумулятором. Как поставщику, который потратил годы на создание этих источников питания для любого вида продукции на свете, мне задают один вопрос больше, чем любой другой: каково типичное напряжение литий-ионно-полимерной батареи? Это справедливый вопрос: напряжение — это основа питания вашего устройства от аккумулятора, и его правильное использование не подлежит обсуждению с точки зрения производительности, безопасности и долговечности. Давайте разберем это не с помощью жаргона, от которого глаза тускнеют, а с помощью реальных примеров аккумуляторов, которые мы разрабатываем и поставляем каждый день.
Во-первых, давайте начнем с основ, которые, вероятно, видел каждый, кто когда-либо покупал батарею: этикетка с напряжением 3,7 В. Это напряжение LiPo для одной ячейки, и это наиболее распространенная базовая линия для большинства устройств малого и среднего размера. Почему? Потому что это напряжение обеспечивает идеальный баланс между плотностью энергии, безопасностью и экономической эффективностью. В одном элементе LiPo используется графитовый анод и катод из оксида лития-кобальта (или аналогичный), а полимерный электролит более безопасен, чем жидкий электролит в старых литий-ионных батареях. Номинальное напряжение этого единственного элемента, которое он выдает при регулярном использовании, между полным зарядом и полным разрядом, составляет около 3,7 В. Это не случайное число; это стандарт, установленный десятилетиями исследований в области материаловедения, и он подходит для всего: от беспроводных наушников до портативных блоков питания.
Например, если вы создаете щетку для чистки лица, один элемент с напряжением 3,7 В может не обеспечить достаточного времени работы, поэтому вы соединяете два элемента последовательно, чтобы повысить напряжение. Именно здесь вы получаете аккумулятор на 7,4 В, который мы поставляем для подобных устройств личной гигиены. Ознакомьтесь с нашей батареей для щетки для очищения лица 7,4 В, чтобы узнать, как мы адаптируем количество ячеек к конкретным случаям использования. Этот комплект представляет собой компактный и легкий вариант, предназначенный для установки на тонкую ручку очищающей щетки и обеспечивающий постоянную мощность для вращения головки щетки и равномерного распределения продукта. Номинальное напряжение 7,4 В здесь — это всего лишь две ячейки по 3,7 В, соединенные встык, которые суммируют их напряжения, чтобы обеспечить большую мощность для устройств с более высоким энергопотреблением.
Но подождите, 3,7 В — не единственное напряжение для одной ячейки, а 7,4 В — не единственное напряжение для батареи. Давайте поговорим о том, что происходит, когда устройства становятся больше или требовательнее. Если вам нужен легкий и компактный аккумулятор, но при этом обладающий достаточной мощностью для чего-то вроде небольшого носимого устройства или мини-дрона, отличным примером может стать наш легкий аккумулятор емкостью 780 мАч — это одиночный элемент 3,7 В, оптимизированный для малого веса, поэтому он не увеличивает объем вашего устройства. Номинал мАч (миллиампер-час) здесь измеряет емкость, но напряжение для этой единственной ячейки остается постоянным на уровне 3,7 В. Независимо от емкости, номинальное напряжение стандартного одиночного LiPo-элемента почти всегда составляет 3,7 В — это отраслевой стандарт, поскольку химическая реакция в элементе предназначена для эффективной подачи этого напряжения без перегрева или слишком быстрого разрушения.
Теперь давайте перейдем к более высоким напряжениям для более крупных устройств. Если вы создаете медицинское устройство, такое как портативный ультразвуковой аппарат, небольшой мотор для электронного велосипеда или электроинструмент, вам нужно больше энергии, чем может обеспечить одна или даже две ячейки. Это когда вы соединяете элементы последовательно и параллельно для создания блоков с более высоким напряжением. Например, последовательный блок из 10 ячеек будет давать номинальное напряжение около 37 В, что соответствует нашей литий-полимерной батарее 37 В, 3200 мАч. Этот аккумулятор предназначен для применений с более высоким потреблением энергии, которым требуется устойчивое питание в течение более длительных периодов времени, и он построен с тем же безопасным полимерным электролитом, который используется в наших элементах меньшего размера, со встроенными схемами защиты для предотвращения перезаряда или чрезмерной разрядки. Более высокое напряжение здесь означает, что вы можете питать более крупные устройства, не слишком увеличивая ток, что повышает эффективность и снижает нагрузку на проводку устройства.
Важно отметить, что напряжение — не единственное значение, которое имеет значение, но это первое, что вам нужно сделать правильно. Если вы купите аккумулятор с неподходящим для вашего устройства напряжением, он либо вообще не включится, либо со временем повредит схему устройства. Вот почему мы тратим так много времени на тестирование каждой поставляемой нами батареи — от нашей надежной литиевой батареи 3,7 В для небольших носимых устройств до высоковольтных блоков для электроинструментов — мы гарантируем, что напряжение каждой батареи является точным, постоянным и соответствует конкретным потребностям устройства, для которого оно предназначено.
Еще одна вещь, о которой следует помнить: напряжение LiPo-аккумулятора меняется по мере его зарядки и разрядки. Максимальное напряжение полностью заряженного одноэлементного LiPo будет составлять около 4,2 В, а при полной разрядке оно упадет примерно до 3,0 В. Вот почему производители используют номинальное напряжение (3,7 В) в качестве стандартной этикетки, поскольку это среднее напряжение, которое аккумулятор выдает при нормальном использовании. Что касается напряжения батареи, то полностью заряженная батарея 7,4 В будет иметь напряжение около 8,4 В, а полностью разряженная — около 6,0 В, тогда как номинальное напряжение по-прежнему составляет 7,4 В. Это важная информация для всех, кто разрабатывает устройство, поскольку для безопасной зарядки схема зарядки должна быть настроена на максимальное напряжение аккумулятора, а система управления питанием устройства должна отключаться до того, как напряжение батареи упадет ниже порогового значения 3,0 В на ячейку, чтобы избежать повреждения батареи.
Давайте вернемся к тому, почему LiPo-батареи используются во многих продуктах и как их стандартное напряжение облегчает их интеграцию. В отличие от старых никель-кадмиевых или никель-металлогидридных аккумуляторов, LiPo-аккумуляторы не обладают эффектом памяти, а это значит, что вы можете заряжать их в любое время, не уменьшая при этом их общую емкость. Их полимерный электролит также означает, что им можно придать практически любую форму, поэтому они идеально подходят для тонких изогнутых устройств, таких как умные часы или беспроводные наушники. Стандартное напряжение 3,7 В на одну ячейку позволяет разработчикам устройств легко смешивать и подбирать ячейки, чтобы получить именно то напряжение и емкость, которые им нужны, без необходимости изобретать велосипед каждый раз, когда они создают новый продукт.
Если вы ищете аккумулятор LiPo, будь то небольшой элемент 3,7 В для носимого устройства, блок 7,4 В для устройства личной гигиены или блок высокого напряжения для электроинструмента, важно работать с поставщиком, который понимает нюансы напряжения и то, как оно влияет на производительность. Мы работаем в этом бизнесе достаточно долго, чтобы знать, что батарея с правильным напряжением, функциями безопасности и емкостью может обеспечить или помешать успеху продукта. Все наши продукты разработаны с номинальным напряжением, соответствующим отраслевым стандартам, но мы также предлагаем индивидуальные конфигурации, если вам нужно определенное напряжение для уникального применения — мы знаем, что не существует двух одинаковых устройств, и мы здесь, чтобы помочь вам найти правильное решение по питанию.
Хотите знать, какое будущее ждет напряжение LiPo-батарей? Поскольку разработчики устройств продолжают стремиться к созданию более компактных и мощных продуктов, мы видим спрос на элементы с более высокой плотностью, которые могут обеспечивать большую мощность при том же напряжении, а также на новые химические элементы элементов, которые могут немного регулировать номинальное напряжение. Но на данный момент стандартом остаются одиночные элементы с напряжением 3,7 В и их кратные значения (7,4 В, 11,1 В, 14,8 В, до 37 В и выше). Доказано, что эти напряжения безопасны, эффективны и экономичны, поэтому они используются во всем: от смартфонов до электрических скутеров.
В конце концов, типичное напряжение литий-ионной полимерной батареи зависит от размера и варианта использования вашего устройства, но базовым значением всегда является одноэлементная батарея с напряжением 3,7 В. Если вам нужно больше мощности, вы добавляете элементы последовательно, чтобы увеличить напряжение, а если вам нужно больше времени работы, вы добавляете элементы параллельно, чтобы увеличить емкость. Каждая поставляемая нами батарея — будь то наша надежная литиевая батарея 3,7 В, батарея для щетки для очищения лица 7,4 В, наша легкая батарея емкостью 780 мАч или наша литий-полимерная батарея 37 В 3200 мАч — соответствует этому стандарту, поскольку мы знаем, что постоянное напряжение является ключом к аккумулятору, который работает, когда он вам нужен.
Если вы готовы найти подходящий литий-ионный полимерный аккумулятор для своего следующего проекта или у вас есть вопросы о напряжении, емкости или нестандартных конфигурациях, не стесняйтесь обращаться к нашей команде. Мы здесь, чтобы помочь вам на каждом этапе пути: от выбора подходящей стандартной батареи до разработки индивидуального решения, которое точно соответствует вашим потребностям. Посетите нашу страницу с литий-ионными полимерными батареями, чтобы просмотреть полный ассортимент нашей продукции, и давайте начнем разговор о питании вашего проекта.
Ссылки:
- Линден Д. и Редди Т.Б. (2002). Справочник по батареям (3-е изд.). Макгроу-Хилл Образование.
- Министерство энергетики США. (2021). Основы литий-ионных аккумуляторов. Получено с сайта Energy.gov.
- Батарейный университет. (2022). Основы LiPo аккумуляторов. Получено с сайта Batteryuniversity.com.
