لماذا يفضل الأجهزة القابلة للارتداء طاقة بطارية ليثيوم أيون؟

مع تحسن مستويات المعيشة وتعميم الذكاء، ظهرت أجهزة الذكاء القابلة للارتداء.

الأجهزة الذكية القابلة للارتداء هي أجهزة نهائية يمكن ارتداؤها بشكل مستمر، مثل الملابس والمجوهرات، ولديها أنظمة دوائر متقدمة وشبكات لاسلكية وقدرات معالجة مستقلة.الميزتين الأكثر أهمية هي قابلية الارتداء على المدى الطويل والذكاء.

التطبيقات المحتملة لإنترنت الأشياء واسعة، ولكنها تشارك أيضا بعض الميزات الهامة. الأجهزة المستخدمة لجمع البيانات تحتاج إلى أن تكون صغيرة، سهلة الاستخدام،ومتاحة تقريباً طوال الوقتربما تكون هذه المتطلبات أكثر وضوحا في الأجهزة القابلة للارتداء، التي يستخدمها بالفعل ملايين الناس في جميع أنحاء العالم لتتبع النشاط، ومراقبة المؤشرات البدنية وتحسين الصحة.

من أجل جمع البيانات المطلوبة ، يجب على المستهلكين ارتداء أجهزة القابلة للارتداء باستمرار. لذلك ، يجب أن تكون صغيرة ومريحة وقادرة على العمل باستمرار لفترات طويلة من الزمن.

هذا يطرح السؤال عن كيفية تشغيل هذه الأجهزة. من الناحية المثالية، فإنها ستحصل على الطاقة مباشرة من بيئتها، لذلك سيكون لديهم دائما الكهرباء.على الرغم من أننا أحرزنا تقدما كبيرا في الحد من استهلاك الطاقة وتحسين اكتساب الطاقةفي المستقبل المنظور، سنحتاج إلى الاعتماد على البطاريات كمصدر رئيسي للطاقة.من أجل تقليل نفايات الطاقة الناجمة عن مليارات الأجهزة، البطاريات القابلة لإعادة الشحن يجب أن تكون مصدر الطاقة المفضل لبعض الوقت قادم.

سلامة شحن البطارية للأجهزة القابلة للارتداء

لا يقتصر حجم الأجهزة القابلة للارتداء فقط، ولكن لأنها تتطلب ارتداءً طويل الأمد، والراحة مهمة، يجب أن تكون خفيفة جداً، لذلك يجب أن تكون البطاريات صغيرة قدر الإمكان.أظهرت دراسات متكررة من قبل IDC و GMI أن عمر البطارية هو الاعتبار الأول للمستهلكين عند شراء منتجات الراحة التي تعمل بالبطاريةلذلك، سعة بطارية عالية مهمة جدا لنجاح المنتج.
إن تلبية كلا الشرطين يجعل تحديات البطارية أكثر صعوبة. لحسن الحظ، البطاريات الليثيومية لديها العديد من الخصائص التي تجعلها مثالية للتطبيقات القابلة للارتداء.

أولاً، أنها توفر كثافة طاقة عالية، مما يسمح لمصممي الأنظمة باختيار بطاريات أصغر وأخف وزناً توفر وقت عمل أطول.بطاريات ليثيوم أيون تعمل عادة عند 3.7 فولت ، مقارنة بـ 1.2 فولت للبطاريات NiMH أو NiCd. وهذا يعني أن بطاريات ليثيوم أيون تتطلب خلايا أقل ، مما يساعد أيضًا في تحقيق أنظمة أصغر وأخف وزنا.معدل تفريغها الذاتي أقل بكثير من البطاريات القائمة على النيكلفي حين أن بطاريات NiMH و NiCd يمكن أن تصل إلى 5٪ يوميا.ولكن أيضا يسمح للبطارية لاستخدامها مرة أخرى في أي وقت بعد تخزينها لفترة طويلة، مما يجعل النظام أكثر ملاءمة للعملاء.

بالطبع، كل التكنولوجيات لها عيوبها. على سبيل المثال، بطاريات ليثيوم أيون أكثر تعقيدًا في التصنيع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن القائمة على النيكل، وبالتالي فهي أكثر تكلفة.لكن كمنتج منتج بكميات كبيرة، وفوائد الحجم والتحسينات التكنولوجية المستمرة تقلل بسرعة من تكاليف التصنيع.
العناوين الرئيسية الأخيرة أظهرت أيضا أن بطاريات ليثيوم أيون لديها مخاطر أمنية محتملة أكبر بسبب استخدام الكهربائيات القابلة للاشتعالإذا كان الجهد شحن مرتفع جدا أو منخفض جدا قد يؤدي إلى حريق أو انفجارومع ذلك ، فإن معظم بطاريات ليثيوم أيون لديها دوائر حماية داخلية توفر بعض الحماية من التوتر الزائد أو التوتر المنخفض.لكن عملية شحن بطارية ليثيوم أيون لا تزال أكثر تعقيدا بكثير من البطاريات القابلة لإعادة الشحن القائمة على النيكل.

البطاريات الليثيوم أيون: تمكين الجهاز المرتدي مريحة ومريحة
1بطارية صغيرة ، عمر طويل ، كثافة طاقة عالية
2. فولتاج تشغيل أعلى يعني عدد أقل من الخلايا ونظام أصغر
3. تفريغ الذاتي أبطأ: أوقات شحن أقل، دائما متاحة

التحديات المتعلقة بالرسوم

لتجنب هذه المشكلات الأمنية، تتطلب بطاريات ليثيوم أيون عملية شحن ثابتة (CC) ، وتوتر ثابت (CV).يتم شحن البطارية لأول مرة عند تيار ثابت حتى يتم الوصول إلى الجهد المحددبعد ذلك تتحول دائرة الشحن إلى وضع الجهد الثابت، والذي يوفر التيار اللازم للحفاظ على الجهد المحدد.

لتحقيق أفضل نتائج الشحن، يجب أن يكون اختيار مستويات التيار والجهد متوازنا بعناية.لكن الجهد المرتفع جداً يمكن أن يضغط على البطارية أو يفرط فيها، مما يؤدي إلى تلف دائم وعدم الاستقرار والخطر. وبالمثل ، يمكن أن تزيد تيار الشحن من سرعة الشحن ، ولكن على حساب سعة البطارية:انخفاض 30٪ في تشغيل التيار يمكن أن يزيد من كمية الشحن التي يمكن أن تخزن البطارية بنسبة تصل إلى 10٪.

ولذلك، يتم عادة تعيين تيار الشحن إلى نصف سعة البطارية (التيار الأقصى الذي يمكن أن توفره البطارية لمدة ساعة واحدة) ويتم تعيين الجهد إلى 4.2 فولت لكل خلية.وقد تبين أن استخدام التيار والجهد أقل قليلا الشحن يمكن أن تبطئ شيخوخة البطارية، مما يسمح لها بالمرور عبر دورات شحن أكثر بقدرة أعلى.