Especificaciones de la batería de litio Coin Cell CR2032

Estoy usando un módulo de batería CR2032 para operar un módulo BLE 4.1. La radio BLE para comunicación toma alrededor de 3.5ma a 5ma de corriente. Pero cuando miro la hoja de datos de la batería ( https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/maxell_cr2032_datasheet.pdf ) muestra que la corriente de descarga nominal es de 0.2 mA.

Mi pregunta es: durante la comunicación BLE, cuando la corriente es de aproximadamente 5 mA, ¿podrá esta batería proporcionar esta corriente? ¿También para qué propósito se muestran los valores nominales de corriente de descarga?

Hice mi tesis doctoral sobre gestión de energía en redes inalámbricas de sensores y estaba trabajando con nodos de sensores con baterías CR2032. Diseñamos los nodos nosotros mismos (mi supervisor diseñó el PCB y yo diseñé el firmware y todas las pruebas relacionadas con la energía).

Puedo confirmar lo que la gente de arriba dice que puede extraer picos de 100 mA de una nueva celda CR2032. Pero como dicen, para obtener la capacidad nominal en términos de mAh, debe descargarla a la corriente y temperatura nominales especificadas.

Los nodos sensores en los que estaba trabajando obtuvieron entre 27 y 35 mA en la transmisión. Pero las transmisiones duraron 110-140 ms a la vez, una vez por minuto. A temperatura ambiente usando un solo CR2032 en paralelo con un supercap de 75 mF de CapXX, logramos usar alrededor del 87% de la capacidad nominal del CR2032 (los nodos probados estuvieron en funcionamiento en un promedio de 99 días). Utilizamos un CR2032 de Renata. La misma configuración sin un supercondensador obtendría aproximadamente 10-15 días menos de tiempo funcional en promedio. Sin embargo, el supercap se vuelve crucial si decides bajar la temperatura de funcionamiento. (lo que hicimos en pruebas a -30 ° C)

Las consecuencias de descargar con una corriente más alta son que logras obtener menos energía que la especificada por la batería. Los picos de corriente crean caídas de voltaje y en el momento en que esa caída de voltaje cae por debajo de su voltaje de caída de voltaje, su circuito se restablece. No es necesario decir que en ese momento todavía queda algo de energía en la célula. Para aliviar este problema, podría agregar un supercondensador para aplanar los picos de corriente de transmisión (caídas de voltaje).

Pero:

• los supercondensadores son caros
• necesita uno con baja corriente de fuga y circuitos de equilibrio como el de CapXX (tienen corrientes de fuga en el rango de 1-2uA)

Un supercondensador de corriente de alta fuga hará más daño que bien si el dispositivo necesita alimentación durante días o semanas.

Además, no dude en conectar los CR2032 en paralelo si lo necesita y tiene espacio: básicamente duplica la capacidad actual.

Dicho esto, todavía hay mucho trabajo por hacer en este mundo para mejorar la gestión de la energía en tales aplicaciones.

De la hoja de datos:

• La capacidad nominal indica la duración hasta que el voltaje baje a 2.0V cuando se descarga a una corriente de descarga nominal a 20 grados. C

Entonces, si descarga a una velocidad constante de 0.2mA, obtendrá una capacidad de 220mAh, o 1100 horas. La descarga a una velocidad mayor reducirá la capacidad de la batería. La pulsación también afectará esto, ya que BLE pulsa a 5 mA. Un pulso de 5 mA por una fracción de segundo mientras no haya consumo el resto del tiempo, podría resultar en un consumo equivalente de 0.2 mA.

Si observa el gráfico etiquetado Descarga de pulso, muestra un pulso de 5 segundos de 300 Ω, o 10 mA a 3V. Una descarga pulsada como esta reducirá la capacidad total durante la vida útil de la batería a aproximadamente 180 mAh desde los 220 mAh nominales.

Para responder a sus dos preguntas directas:

1. Un CR2032 típico puede generar mucha más corriente que 5 mA. Podrías extraer 100 mA de él, por menos de una hora, con algunas advertencias sobre su alto ESR.

2. La corriente nominal es establecer una vida útil base de la batería. CR2032, y las celdas de monedas en general, están destinadas a aplicaciones de baja corriente y larga vida, como relojes en tiempo real o copias de seguridad de datos de la batería. No están diseñados para alimentar cargas pesadas.

Creo que la respuesta está en este gráfico de la hoja de datos:

Si dibujas vagamente 10mA ($3V \div 300\Omega$) 5 segundos a la vez, verá que el voltaje disminuye más con el tiempo y la capacidad total de la batería se reducirá.

(Esto se debe a que se está quemando más energía en las resistencias internas de la batería. Pero parece estar bien si está de acuerdo con la capacidad reducida)