Ультра

Внимательность при выборе батарей снижает эксплуатационные расходы на удаленные беспроводные датчики. Эта функция взята из электронной книги АВТОМАТИЗАЦИЯ 2023, том 3: IIoT и Индустрия 4.0.

Промышленный Интернет вещей (IIoT) распространяется на все более отдаленные места, где удаленные беспроводные устройства с питанием от литиевых батарей обеспечивают цифровую связь практически для всех промышленных приложений, включая SCADA, управление процессами, промышленную робототехнику, отслеживание активов, системы безопасности, мониторинг окружающей среды, M2M, AI и беспроводные ячеистые сети, и это лишь некоторые из них. Литиевые батареи промышленного класса позволяют более разумно применять удаленные данные для повышения операционной эффективности, улучшения контроля качества, отслеживания активов, повышения экологической устойчивости, оптимизации цепочек поставок, улучшения программы профилактического обслуживания на местах и ​​многое другое. Использование батарей также исключает затраты и время, необходимые для жесткого подключения устройств. Благодаря многочисленным химическим характеристикам батарей на выбор, процесс определения идеальной мощности включает в себя различные критерии, в том числе:

Удаленное беспроводное устройство настолько надежно, насколько надежно его аккумулятор. Чтобы максимально увеличить срок службы, инженеры-конструкторы должны учитывать множество факторов, таких как количество энергии, потребляемой в активном режиме (включая размер, длительность и частоту импульсов); количество энергии, потребляемой во время нахождения устройства в режиме ожидания (ток базы); продолжительность хранения (поскольку обычный саморазряд при хранении снижает емкость); воздействие термической среды (включая хранение и эксплуатацию в полевых условиях); напряжение отключения оборудования (по мере исчерпания емкости аккумулятора или при экстремальных температурах напряжение может упасть до уровня, слишком низкого для работы датчика). Самое главное, что инженер-конструктор должен учитывать годовую скорость саморазряда аккумулятора, которая часто превышает количество энергии, потребляемой при работе устройства.

Доступны многочисленные химические составы первичных (неперезаряжаемых) литиевых батарей (Таблица 1). На одном конце спектра находятся недорогие щелочные батареи, которые обеспечивают высокую непрерывную энергию, но страдают от очень высокой скорости саморазряда (что ограничивает срок службы батареи), низкой емкости и плотности энергии (что увеличивает размер и объем), а также неспособности работать. при экстремальных температурах из-за использования компонентов на водной основе. На противоположном конце спектра находятся литий промышленного класса. Будучи самым легким негазообразным металлом, литий обладает собственным отрицательным потенциалом, который превосходит все другие металлы, обеспечивая самую высокую удельную энергию (энергию на единицу веса), самую высокую плотность энергии (энергия на единицу объема) и более высокое напряжение (OCV) в диапазоне от 2,7 до 3,6 В. Химический состав литиевых батарей также неводный, и поэтому вероятность замерзания при экстремально низких температурах меньше. самые экстремальные температуры (от -80°C до +125°C) и имеют годовую скорость саморазряда всего 0,7% в год для некоторых элементов, что обеспечивает потенциальный срок службы батареи до 40 лет. LiSOCl2-батарейки боббинного типа обладают следующими преимуществами:

Электронные ошейники Cattlewatch с поддержкой искусственного интеллекта позволяют владельцам ранчо удаленно отслеживать стада своего скота, предоставляя информацию о поведении и оповещения с использованием сети LoRaWAN со сверхнизким энергопотреблением. Отдельные члены стада оснащены коммуникаторами на солнечной энергии, которые образуют беспроводную механическую сеть, охватывающую все стадо. Литий-ионные аккумуляторные батареи Tadiran серии TLI представляют собой легкое решение, которое выдерживает экстремальные температуры, обеспечивает срок службы до 20 лет и 5000 полных циклов перезарядки, а также генерирует высокие импульсы, необходимые для питания удаленной беспроводной связи.

Все батареи испытывают некоторую степень саморазряда, поскольку химические реакции потребляют небольшое количество тока, даже когда элемент не используется или отключен. Саморазряд можно свести к минимуму, контролируя эффект пассивации, при котором на поверхности образуется тонкая пленка хлорида лития (LiCl). поверхность литиевого анода, чтобы отделить его от электрода, чтобы уменьшить химические реакции, вызывающие саморазряд. Всякий раз, когда к элементу прикладывается нагрузка, батарея сначала испытывает высокое сопротивление и временное падение напряжения до тех пор, пока реакция разряда не начнет рассеивать пассивирующий слой: процесс, который повторяется каждый раз при приложении нагрузки. Эффект пассивации может варьироваться в зависимости от от текущей разрядной емкости аккумулятора, продолжительности хранения, температуры хранения, температуры разряда и условий предшествующего разряда, поскольку частичная разрядка аккумулятора и последующее снятие нагрузки со временем увеличивает уровень пассивации. Хотя использование эффекта пассивации необходимо для уменьшения саморазряда, слишком большое его значение может стать проблематичным, если оно чрезмерно ограничивает поток энергии. Элементы LiSOCl2 катушечного типа значительно различаются с точки зрения их способности использовать эффект пассивации. Например, высококачественные LiSOCl2-батареи катушечного типа могут иметь скорость саморазряда всего 0,7% в год, сохраняя таким образом почти 70% своей первоначальной емкости через 40 лет. И наоборот, элементы LiSOCl2 более низкого качества могут иметь скорость саморазряда до 3% в год, исчерпав почти 30% своей доступной емкости каждые 10 лет, что значительно сокращает срок их службы.