锂亚硫酰氯电池包放电测试
文章目录
- 前言
- 锂亚电池包参数介绍
- 测试环境介绍
- 测试数据
- 总结
前言
锂亚硫酰氯电池简称锂亚电池，因其宽工作温度范围，低自放电率，高能量密度和安全性，在IOT领域被应用广泛。不过单纯的锂亚电池持续放电和脉冲放电电流并不大，一般都不超过150mA，在一些蜂窝物联网的应用领域可能就无法胜任了，于是电池厂家都会将若干个锂亚电池并联（增加电池容量）再与一颗超级电容并联以满足此类应用场景。实际使用时锂亚电池会不断给超级电容蓄电，后端负载再从超级电容取电，而超级电容瞬态一般能放出几A的大电流。基于锂亚电池和超级电容的这种组合，我们不禁会问，如果对这种组合持续放电会对电池电压产生什么影响？下面我们就测试下锂亚+超级电容组合带不同负载持续放电，来观察其电压的变化。
由于下文都是基于锂亚+超级电容组合来讨论，为了便于表述统一将锂亚+超级电容组合简称为锂亚电池包。
1. 锂亚电池包参数介绍
此次测试选用的锂亚电池包是由武汉孚安特公司生产的，如下图所示其由三节锂亚电池ER14505H和一节超级电容SPC1550组合而成。
图1 孚安特锂亚电池包
ER14505H和SPC1550的关键参数罗列如下。
表1：ER14505H关键参
表2：SPC1550关键参数
由表1我们得知，锂亚电池ER14505H开路电压在3.6V左右，最大持续放电电流是50mA，那么三节理论上就是150mA，同理最大脉冲放电电流就是450mA。另外，放电截止电压是2V，超过2V就属于强制放电了，实际应用中是不允许的。
由表2我们得知，超级电容SPC1550充电电压能与ER14505H相匹配，同时其对大电流的放电能力刚好可与锂亚电池互补，两者组合相得益彰。
2. 测试环境介绍
测试环境如下图所示，A为孚安特锂亚电池包；B为放电电阻，更换不同的电阻可以得到不同的放电电流；C为Egteks的mPower1203功耗分析仪设备，可以当做电流表使用串入到电池包和放电电阻之间，可以精准的检测到放电电流的大小，当然这个设备也可以当做直流电源使用，给负载供电；D为mPower1203的上位机工具Esight界面，用于显示放电电流。同时为了监控电池包电压情况，我们在正负极接上了示波器。
图2 测试环境
3. 测试数据
取三个全新的孚安特锂亚电池包，分别用2Ω，25Ω和100KΩ对其持续放电，观察放电曲线和电池包电压变化情况。
2Ω电阻持续放电：如图3所示，大电流放电时，电池包掉压会比较厉害点，从3.4V左右（对应最大电流1.7A）开始往下缓慢跌落，但在9.5min后，出现了快速掉压，持续约7min，电压掉至2V左右，同时结合图4可知在2V左右的这个电压平台上按1A左右电流持续放电达到了将近46min。
图3 放电曲线-2Ω
图4 放电曲线-2Ω
备注：由于mPower1203设备的上位机工具Esight对波形的记录长度是和电脑配置有关的，长时间的波形记录无法在一个界面上显示，故图4是图3的放电电流波形的延续，用图4的X2对应时间值减去图3的X2对应的时间值，即得到了2V电压平台的放电时间。
25Ω持续放电：由于三节纯锂亚电池总的持续放电电流在150mA左右，理论上当电池包放电电流小于150mA时，锂亚电池对超级电容的蓄电应该可以达到平衡，输出电压不至于出现快速下降。下图是电池包外接25Ω负载下测试的放电电流波形，最大值不超过150mA，可以看出电流呈现线性下降，对应到电压上也是如此。通过Y1和Y2对应的电流值，换算成电压值分别为3.55和3.49V，也即在25欧姆持续放电下，电池包电压在41min内从3.55V掉到了3.49V。
图5 放电曲线-25Ω
100KΩ持续放电：如下图所示，电池包在100K负载小电流放电下，放电电流平稳，约36uA，示波器监测到的电压也是3.6V左右，能够匹配上。
图6 放电曲线-100KΩ
4. 总结
通过上述测试，我们得知锂亚电池包不适合大电流持续放电，会在短时间内将电压拉到2V左右，但对于不频繁的脉冲式放电，锂亚电池包是可以应用的，当然最终还是要根据实际的产品配合各种应用工况做深入测试才能确定。
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