Batterie secondaire lithium-ion (rechargeable) : Qu'est-ce que c'est et comment fonctionne-t-elle ?
De nombreux appareils portables et appareils portables doivent utiliser des batteries qui peuvent être chargées et déchargées plusieurs fois pour fournir de l'énergie. Cet article vous présentera les caractéristiques des produits des petites batteries lithium-ion rechargeables introduites par Murata.
Qu'est-ce qu'une batterie secondaire lithium-ion ?
La soi-disant batterie secondaire (batterie rechargeable) fait référence à une batterie qui peut être rechargée et réutilisée après la consommation d'énergie, tandis qu'une batterie dont la durée de vie se termine après la consommation d'énergie est appelée batterie primaire. Actuellement, de nombreux petits produits électroniques portables et dispositifs portables nécessitent une alimentation par batterie pour fonctionner. Outre la batterie primaire traditionnelle, une batterie secondaire qui peut être chargée et déchargée plusieurs fois représente un choix plus économique et pratique. Actuellement, les batteries secondaires de petite taille disponibles sur le marché peuvent être divisées en quatre catégories : batterie Ni-Cd (Ni-Cd), batterie Ni-MH (Ni-MH), batterie Li-ion (Li-ion) et batterie Li-polymère (Li-polymère, également connue sous le nom de batterie au lithium polymère). Des facteurs tels que la capacité, l'efficacité de charge et de décharge, la durée de vie, la sécurité, la taille, etc., doivent être pris en compte lors du choix de batteries secondaires au lithium-ion de petite taille. Le produit le plus adapté peut être sélectionné en fonction des besoins spécifiques de l'application et des exigences du produit.
Comment fonctionnent les batteries rechargeables ?
Le lithium-ion est l’un des matériaux les plus couramment utilisés dans les batteries secondaires. Les batteries secondaires au lithium-ion sont chargées/déchargées par l’absorption et la désorption d’ions lithium entre les matériaux actifs positifs et négatifs. La batterie secondaire au lithium-ion est principalement composée d’une électrode positive, d’une électrode négative, d’un électrolyte et d’un séparateur. L’électrolyte est composé de sel de lithium et de solvants organiques. Les matériaux actifs couramment utilisés pour l’électrode positive incluent les oxydes de cobalt de lithium, le phosphate de fer au lithium, le manganèse de lithium, etc. Les matériaux actifs couramment utilisés pour l’électrode négative incluent le graphite, le carbone amorphe, le titanate de lithium, etc.
Densité énergétique supérieure de la batterie au lithium-ion
La capacité de la batterie (mAh) dépend du nombre d'ions lithium pouvant être libérés par la matière active de l'électrode positive et du nombre d'ions lithium déchargés pouvant être reçus par la matière active de l'électrode négative. Par conséquent, la clé de la haute capacité des batteries secondaires au lithium-ion réside dans le nombre de substances actives des électrodes positives et négatives pouvant être insérées par unité de volume. La densité énergétique de la batterie fait référence à la quantité d'énergie électrique libérée par unité de volume ou de masse d'une batterie. Généralement, à volume égal, la densité énergétique d'une batterie au lithium-ion est 2,5 fois supérieure à celle d'une batterie au nickel-cadmium et 1,8 fois supérieure à celle d'une batterie au nickel-hydrogène. Ainsi, à capacité de batterie égale, une batterie au lithium-ion sera plus petite en volume et plus légère en poids que les batteries au nickel-cadmium et au nickel-hydrogène. Outre l'expression du courant de charge et de décharge de la batterie en ampères (ou milliampères), la lettre anglaise C (capacité) est également utilisée comme une partie courante de la capacité nominale (courant x temps), et elle est utilisée en tant qu'unité pour mesurer le courant. Par exemple, lorsque la capacité nominale de la batterie est de 3mAh, cela signifie que le temps de décharge peut durer 1 heure à 3mA (1C), et le temps de décharge peut durer 6 minutes à 30mA (10C). De plus, le temps de charge peut également être calculé de la même manière (valeur théorique).
Caractéristiques de charge des batteries rechargeables au lithium-ion
La batterie secondaire lithium-ion de petite taille introduite par Murata – CT04120, utilise l'oxyde de cobalt de lithium comme matériau actif de l'électrode positive et le titanate de lithium comme matériau actif de l'électrode négative, ce qui permet de charger et de décharger dans une large gamme d'entrée/sortie. De plus, son courant de fuite est très faible. Ces caractéristiques fonctionnelles peuvent créer un système de charge et de décharge de batterie petit et efficace.
Le CT04120 prend en charge une tension nominale de 2,3V, une tension de charge de 2,7V, une tension de fin de décharge de 1,8V, une capacité nominale de 3mAh, un courant de décharge maximal de 30mA (10C), une plage de température de fonctionnement entre -20℃ et 70℃, et une taille de φ4mm×12mm. Le CT04120 de Murata peut être chargé même avec un faible courant de quelques microampères, ce qui permet son utilisation avec des générateurs basse puissance. De plus, la caractéristique de très faible courant de fuite (environ 200nA à 25℃) minimise la perte d'énergie stockée et permet une utilisation à long terme. Le CT04120 présente une caractéristique de décharge stable à 2,3V, ce qui le rend particulièrement adapté au fonctionnement des circuits intégrés basse consommation. De plus, comme le temps de charge du CT04120 jusqu'à la tension de la batterie est beaucoup plus court que celui d’un condensateur, le temps d'attente peut être réduit, et son taux de courant est 10 fois supérieur à celui des batteries lithium-ion traditionnelles. Le CT04120 peut être chargé en tension constante (CV) sans circuit intégré de charge. Le CT04120 présente une caractéristique de charge rapide, avec laquelle il peut être chargé à haute vitesse (10C) sans circuit intégré de charge, et peut être déchargé à un taux de décharge maximal de 10C. Grâce à sa faible résistance interne et à sa faible chute de tension, le CT04120 peut se décharger de manière stable même sous une charge de pointe importante et à basse température, avec une excellente caractéristique de décharge. En outre, le CT04120 a une longue durée de vie, avec un taux de récupération de charge (capacité) supérieur à 80 % après 5000 cycles, utilise du titanate de lithium chimiquement stable, et adopte une conception de sécurité pour prévenir les échappements thermiques, garantissant ainsi une grande sécurité. Les IGBTs restent une option économique et sont depuis de nombreuses années le choix préféré pour les transmissions électriques des véhicules. Cependant, les SiC MOSFETs gagnent en popularité grâce à leurs avantages en matière d'efficacité et de performance thermique, ce qui les rend de plus en plus attrayants pour la prochaine génération de véhicules électriques. onsemi continue d'améliorer et d'étendre son portefeuille de produits IGBT, en introduisant de nouvelles technologies IGBT telles que le Narrow Mesa Field Stop (FS4 et FS7), qui montrent des pertes de puissance réduites lors de charges légères et une efficacité globale améliorée des systèmes pour les applications automobiles. Le module de puissance onsemi IGBT 6-pack = NVH660S75L4SPFB - intègre six IGBTs FS4 750V Narrow Mesa dans une configuration six-pack. Ce module excelle en fournissant une haute densité de courant tout en offrant une protection robuste contre les courts-circuits et une tension de blocage élevée. Il utilise le boîtier SSDC33 à faible inductance parasite avec refroidissement direct et dissipateur thermique à base plate. Un autre module de puissance IGBT half-bridge - NVG600A75L4DSC2 - intègre deux IGBTs FS4 750V dans une configuration half-bridge. Le module intègre des capteurs de température et de courant au niveau des puces, et le boîtier de refroidissement double-face AHPM15 améliore la performance thermique. De plus, onsemi propose deux kits matériels d'évaluation (concepts de référence) pour les applications d'onduleurs de traction EV/HEV (jusqu'à 150 kW) basés sur la famille de modules de puissance VE-Trac IGBT. Ces kits d'évaluation (EVKs) permettent aux clients d'évaluer les performances du module de puissance VE-Trac Direct aux premières étapes du développement des onduleurs. Il existe deux variantes d'EVK basées sur des modules de puissance six-pack et half-bridge. Les kits peuvent être utilisés comme testeurs d'impulsions doubles pour mesurer les paramètres de commutation clés ou comme onduleurs triphasés pour le contrôle des moteurs.
Applications et avantages des batteries secondaires au lithium-ion
La petite batterie lithium-ion secondaire CT04120 offre une large gamme d'applications et présente ses propres avantages. La CT04120 peut être appliquée à des dispositifs à faible consommation d'énergie. Elle peut être rechargée à grande vitesse (10C) ou à tension constante. Elle se distingue par une longue durée de vie, de multiples utilisations, une grande sécurité, une petite taille et un poids léger. Elle est couramment utilisée dans les stylets, divers appareils portables, etc.
Le CT04120 peut également être utilisé comme alimentation de secours. Lorsqu'il est alimenté par batterie, il peut prendre en charge l’alimentation du système lors du remplacement de la batterie principale ou de la déconnexion du lien batterie. Il offre une décharge de sortie élevée, une longue durée de vie, pas besoin de recharge IC, etc. Il est couramment utilisé dans les terminaux de point de vente (POS) ou les terminaux portables. Terminaux de paiement (POS) et autres équipements alimentés par batterie, etc. Lorsque le CT04120 est appliqué à un système de calcul avec récupération d'énergie, il peut être chargé et déchargé dans une large gamme de taux (μA). Grâce à ses avantages tels qu’un faible courant de fuite, une longue durée de fonctionnement, une résistance à la surdécharge et une large plage de température d'utilisation, il est souvent utilisé dans les chargeurs de batteries solaires et les nœuds de capteurs sans fil associés à divers composants de récupération d'énergie. De plus, la caractéristique et l’avantage du CT04120 pour la récupération d'énergie sont qu’il peut résister à la surdécharge et fonctionne sans IC de protection et de recharge.
Petite batterie rechargeable au lithium-ion – une option adaptée
La batterie secondaire possède des caractéristiques de chargement et de déchargement répétés, et convient à divers dispositifs portables et dispositifs portables, avec des applications de plus en plus étendues. La batterie secondaire au lithium-ion de petite taille de Murata offre une excellente vitesse de chargement et de déchargement ainsi qu'une fonction de décharge stable, des performances produit stables, une longue durée de vie et une sécurité élevée, ce qui en fait un excellent choix pour de nombreuses applications connexes.
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