Especificaciones de la batería de litio Coin Cell CR2032

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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?

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Respuestas:

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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.

baja tecnología
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Gracias por detallar Aquí, si conecto Tantulam Cap de gran valor de 47uF a través de la batería, eso significa que el condensador puede ser la fuente de alimentación durante la comunicación BLE, ya que se descargará durante la publicidad BLE que proporciona corriente, he leído en alguna parte. Si es así, ¿podemos minimizar el poder o no?
Viral Embedded
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lowtech habló sobre supercaps en el rango de milifaradios, no microfaradios.
CherryDT
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47 - 100μF ya deberían ayudar. SiLabs también lo recomienda para su módulo Bluetooth BGM111. Para citar la hoja de datos: “Las baterías de celda de moneda no pueden soportar corrientes de pico altas (p. Ej. Superiores a 15 mA). Si la corriente máxima excede los 15 mA, se recomienda colocar un condensador de 47 a 100 µF en paralelo con la batería de celda de moneda para mejorar la vida útil de la batería. ”
Michael
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Dudaría en vender un dispositivo que requiera conectar celdas CR2032 en paralelo. Y siempre está el CR3032.
fgrieu
@ViralEmbedded: el perfil de consumo actual durante la transmisión lo ayudaría mucho. ¿Está tomando muestras de la corriente de consumo a alta velocidad? Hicimos esto a 50ksps (50'000 muestras por segundo) usando el multímetro DAQ. Me sorprende que la corriente de transmisión sea de solo 5 mA; esperaría más de 10 mA.
lowtech
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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.

Transeúnte
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Dos pequeños comentarios. Primero, técnicamente, la capacidad impulsada se consideraría 160 mAh del gráfico. En segundo lugar, a 100 mA, una celda de moneda MnO-Li típica no tiene ninguna probabilidad de caer a 1,5 V o menos, dependiendo del tamaño.
Asmyldof
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@Asmyldof Si no fuera solo desplazado por el incendio de una casa, probaría el empate máximo, muchos repuestos por ahí. Pero en cuanto a los 160mAh, la vida nominal de la batería se define a 2V, no a 2.5V. Es más como 188mAh según el gráfico. (que redondeé hacia abajo)
Passerby
En cuanto a la capacidad actual, considere dos 2032 que suministran un LED azul de calidad 2000 o blanco temprano directamente en un llavero. Si no cayeran a 1.8V cada uno a 30mA, esos LED ciertamente se quemarían. Para el alta, es una discusión compleja en la que puedes tener razón. Pero esa nota hace hincapié en la indicación nominal a la corriente nominal y a la temperatura nominal, ninguna de las cuales está exactamente en juego en ese escenario, por lo que la diferencia entre 2.5V y 2V en eso sería del 1% o similar. Generalmente, cuando la tasa de cambio supera la curva no lineal, cualquier batería deja de ser confiable en las predicciones.
Asmyldof
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@Passerby fuego de la casa? : -o no causado por células de litio sobredescargadas, esperamos?
nekomatic
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Creo que la respuesta está en este gráfico de la hoja de datos:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Si dibujas vagamente 10mA (3V÷300Ω) 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)

Daniel
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