Prezeráte si stránku pre zákazníkov z: Slovenská Republika. Navrhovaná verzia stránky pre Vás je USA / US
Košík
Panel zákazníka

Využitie akumulátorov Nichicon SLB v aplikáciách IoT

2023-05-08

Najväčšou výzvou modernej elektroniky je efektívne získavanie a skladovanie energie. Firma Nichicon, japonský líder v oblasti kondenzátorov, vyvinula v reakcii na takéto potreby trhu malé batérie série SLB: lítium-iónové články s lítium-titánovou elektródou. Ide o inovatívne miniaturizované články, ktoré sa vyznačujú vynikajúcou účinnosťou a odolnosťou.

V tomto článku sa venujeme nasledujúcim témam:

Technológie internetu vecí sú tu s nami už roky. Hoci si to mnohí používatelia týchto zariadení neuvedomujú, za svoje pohodlie vďačia malým, energeticky úsporným zariadeniam, ktoré vykonávajú zložité merania a výpočty v našom každodennom okolí. Môžu zhromažďovať presné údaje o doprave, počasí, kvalite ovzdušia v mestách, zdravotnom stave – zefektívňujú kuriérske zásielky, zber objednávok v skladoch, cestnú, železničnú a dokonca aj leteckú dopravu – a navyše zvyšujú bezpečnosť našich domovov a pracovísk. A to všetko ešte predtým, ako sa dostaneme k vymoženostiam smart zariadení: senzory aktivity mobility, automatizácia domácnosti atď. Základom všetkých týchto technológií sú energeticky úsporné bezdrôtové komunikačné čipy založené na moduloch Bluetooth BLE alebo LoRa, napájané miniatúrnymi, ale účinnými zdrojmi energie.

V súčasnosti prebieha technologická revolúcia v oblasti mobilných metód napájania. Donedávna nebola hlavnou prekážkou pokroku kapacita integrovaných obvodov, ale techniky ich zásobovania dostatočným množstvom energie. Medzi najmodernejšími metódami skladovania energie vynikajú miniatúrne riešenia s aplikáciami vo vzdialených senzoroch alebo osobných wearable zariadeniach. Na svetových trhoch sú k dispozícii stovky výrobkov určených na takéto aplikácie, ale málo z nich sa vyrovná výkonu, ktorý ponúkajú lítium-iónové batérie (so zápornou elektródou vyrobenou technológiou lítium-titánu) Nichicon, zoskupené v sérii SLB. Sú založené na značkovej technológii SCiB™ spoločnosti Toshiba – používajú sa predovšetkým na výrobu vysokoprúdových úložísk energie. V miniaturizovanej podobe dodávanej spoločnosťou Nichicon si zachovávajú vynikajúci elektrický výkon, ale boli zapuzdrené do puzdra veľkosti malého elektrolytického kondenzátora.

Japonský dodávateľ, ktorý sa špecializuje na výrobu komponentov pre napájacie a zosilňovacie systémy, predstavil sériu SLB s ohľadom na výrobcov prenosných zariadení, priemyselných senzorov, ako aj spotrebného tovaru. Tieto batérie umožňujú maximalizovať účinnosť skladovania energie v malých systémoch napájaných tradične alebo pomocou tzv. energy harvesting.

Miniatúrne akumulátory SLB

Technologické výhody miniatúrnych akumulátorov série SLB


Miniatúrne články série SLB v porovnaní s veľkosťou bežného písacieho pera.

 
Skôr ako sa zameriame na možnosti, ktoré ponúkajú batérie radu SLB, pozrime sa na ich vlastnosti. V porovnaní so štandardnými riešeniami, za ktoré možno považovať napríklad priemerný článok formátu 18650, výrobky Nichicon vynikajú prakticky v každej oblasti. Sú navrhnuté tak, aby spĺňali vysoké požiadavky nielen z hľadiska rozmerov, ale aj z hľadiska elektrického výkonu a fyzickej odolnosti.

Mnohoročná životnosť a bezpečnosť

Životnosť článkov SLB je 25 000 nabíjacích/vybíjacích cyklov. Vďaka tomu sa môžu používať v obvodoch, do ktorých sa vonkajšia energia dodáva nepravidelne, periodicky alebo dokonca sporadicky. Môžu to byť napríklad zariadenia, ktoré využívajú fotovoltické panely alebo miniatúrne veterné turbíny, alebo spotrebné výrobky, ktoré sa umiestňujú na nabíjačku len vtedy, keď to používateľovi vyhovuje. Opakované dobíjanie batérie počas dňa (napr. v dôsledku oblačnosti alebo meniaceho sa vetra) nebude mať výrazný vplyv na schopnosť článkov SLB ukladať energiu.

Nabíjací a vybíjací prúd

Súčasné možnosti miniatúrnych lítiovo-titánových batérií sú pozoruhodné. Ich nabíjací/vybíjací prúd dosahuje koeficient 20C, t. j. 20-násobok kapacity batérie vydelený 1 h. To znamená, že v prípade modelu SLB12400L1511CV (150mAh) môže byť dodávaný a odoberaný prúd až 150 mA * 20 = 3A. Pri nabíjaní s týmito parametrami dôjde k úplnému nasýteniu článku energiou po necelých 3 minútach. Naopak, batéria môže dodávať veľký prúd v krátkom čase, napr. na zapnutie svetla/alarmu, odoslanie správy cez rádiový modul s dlhým dosahom atď. V kombinácii s dlhou životnosťou táto vlastnosť umožňuje konštrukciu zariadení, ktoré budú: (a) nabíjané len periodicky (počas údržby, pri odčítaní hodnoty meradla), pričom denne šetrne využívajú nahromadenú energiu; b) alebo nabíjané postupne, napr. pomocou malého solárneho článku, ale za určitých podmienok budú schopné aktivovať nielen elektronické obvody, ale aj elektromechanické komponenty, ako sú servopohony, elektromagnetické ventily atď.

Odolnosť voči vonkajším podmienkam

Ako sme už naznačili, mnohé aplikácie, v ktorých sa používajú a budú používať články radu SLB, pracujú v náročnom prostredí. Patria sem diaľkové senzory používané v poľnohospodárstve, ako aj spotrebné zariadenia typu wearable, t. j. elektronika nosená na tele, ako sú lekárske náramky, lokalizačné štítky alebo inteligentné hodinky. Preto je mimoriadne dôležitou vlastnosťou batérií od spoločnosti Nichicon ich tepelná odolnosť. Tieto výrobky môžu bez problémov pracovať pri teplotách od -30 °C do 60 °C. Navyše, aj pri prekročení týchto parametrov sa tieto výrobky vyznačujú veľmi nízkou pravdepodobnosťou poruchy, samovznietenia alebo explózie. To bude obzvlášť dôležitá vlastnosť pre výrobcov spotrebičov.

Energy harvesting, prišiel čas splniť Teslov sen

Jedným z najpopulárnejších príbehov o počiatkoch elektroniky je projekt Nikolu Teslu: rozsiahla sieť, ktorej cieľom by bola bezdrôtová distribúcia elektriny. A hoci sa projekt nikdy nedostal z fázy demonštračných prototypov, ktoré by sme dnes nazvaliproof of concept, moderná technológia do istej miery legitimizuje koncept srbského vynálezcu. Tu, v ére energeticky úsporných obvodov internetu vecí (Internet of Things), sa konštrukcia zariadení napájaných "zo vzduchu" už nezdá byť nesplniteľným snom.

Technológie zoskupené pod termínom energy harvesting zahŕňajú celý rad metód na získavanie malých množstiev energie z prostredia. Patria sem "klasické" riešenia, ako sú fotovoltické články a veterné turbíny, ale aj menej tradičné techniky. Okrem pohybu spôsobeného atmosférickými javmi môže energia pochádzať aj z každého prúdenia plynov a kvapalín, napríklad vo vodovodných a kanalizačných potrubiach, ako aj v blízkosti ciest alebo v klimatizačných kanáloch. Piezoelektrické prvky sa používajú aj na agregáciu energie, pričom napätie je generované zmenou tlaku (napr. na chodníkoch alebo vozovkách). S rozvojom technológie internetu vecí sa čoraz viac využívajú aj termoelektrické zdroje založené na Peltierovom jave, ktoré umožňujú využívať teplotné rozdiely (napr. medzi atmosférou a tepelným zdrojom, zdrojom teplej vody alebo dokonca ľudským telom) na generovanie malých elektrických prúdov. Nie je to veľa, ale stačí to napríklad na napájanie modulov Bluetooth typu BLE. A nakoniec treba spomenúť metódu, ktorá je najbližšie k Teslovej myšlienke: zber energie pomocou rádiových vĺn. RF harvesting využíva ako zdroj energie všadeprítomné rádiové signály (WiFi, TV a dokonca aj satelitné signály).

Akumulátory Nichicon SLB poskytujú výkon ideálne prispôsobený potrebám zariadení využívajúcich technológiuenergy harvesting. Keďže ich možno nabíjať nielen veľmi vysokými, ale aj veľmi nízkymi prúdmi (pre model SLB03070LR351BS je to 3,5µA), možno ich implementovať do obvodov využívajúcich vyššie uvedené riešenia. To znamená konštrukciu úplne nového typu elektronických zariadení - sebestačných. Ďalej to znamená obrovské úspory vďaka zníženým potrebám budovania infraštruktúry na dodávku energie a údržby, ako aj možnosť budovať škálovateľné a komplexné siete v priemysle (napr. obchod, skladovanie, lodná doprava) a verejnom priestore (systémy riadenia dopravy, verejná doprava, siete meteorologických a seizmických senzorov atď.). Beacons alebo environmentálne senzory napájané článkami SLB od spoločnosti Nichicon (nabíjané pomocou bežne dostupných zdrojov energie) sú ďalším krokom k počítačovej, bezpečnej a ekologickej budúcnosti.

rightColumnPicture rightColumnPicture

ČÍTAŤ VIAC

Váš prehliadač už nie je podporovaný, stiahnite si novú verziu