用于儿童玩具的 LiPo 与 NiMH

电器工程 电池 电池充电 脂 电池供电 尼姆
2022-01-05 00:51:30

我一直在这里和谷歌上研究我想为我的孩子制作的玩具的潜在电池技术。我希望得到其他人对此的看法，请记住这是给孩子的。

我试图从各个角度看待这一点，但安全是最重要的。以下是我想出的东西：

  • 挥发性：如果处理不当，例如充电时间过长、玩具乱扔等，电池会爆炸吗？
  • 寿命：我的儿子是否必须密切关注玩具以确保它始终充电？
  • 尺寸：我什至可以把电池装在玩具里吗？
  • 成本：便宜显然更好

我错过了什么明显的东西吗？

就这四点而言，这是我迄今为止从研究中发现的：

  • 波动性：LiPo 听起来你必须更加小心。有些电池组内置了过压和欠压保护电路，但我想看看我是否能找到一个可以用更少的钱建造的板外电路，因为那是 NRE 并且可能需要更换电池。像 MCP73831 这样的电池管理 IC 以及像 MAX17043 这样的电量计应该会有所帮助。不知道我还能做些什么。NiMH 也有类似的 IC 可供选择，例如用于充电的 DS2715 和 BQ2014NS-D120 电量计。这两种技术都可能受益于某种温度传感器/截止。LiPo 看起来不喜欢电击，所以把玩具扔到人行道上可能不是一件好事。
  • 寿命：不应允许 LiPo 放电低于阈值电压。NiMH也不应该。如果低于阈值，需要检查燃油表是否可以切断玩具的电路。
  • 尺寸：LiPo 在这里有巨大的优势。每个电池 3.7V，我只需要一个 1S LiPo，它们有各种（小）尺寸。NiMH 可能需要 3 1/3-AAA 电池，我应该仍然可以安装。
  • 成本：没有保护电路的锂聚合物电池非常便宜，单次购买只需 2 美元。我发现带有保护电路的那些更大，价格是其 4 倍。我发现的 NiMH 1/3-AAA 电池的价格差不多。没有提到保护电路，所以我不知道如果我有电池管理 IC 是否重要（LiPo 也是如此）

我很想听听其他人对这些观点的看法。我是否错过了任何真正重要的事情，同样重要的是，我是否发布了有关这两种电池类型的任何不良信息？

编辑——我按照 Russell 和 AndreKr 的建议添加了 LiFePO4。我不一定相信自己会设计出合适的防弹电路，所以我正在研究 MCP73123，因为它的电流限制在我想要充电的单节电池的范围内。我以前看过 Tenergy 电池，但不确定它们，最后从美国的一家商店订购了一些：http ://www.batteryspace.com/LiFePO4-Rechargeable-14430-Cell-3.2V- 400-mAh-0.4A-Rate-1.28Wh.aspx。我真的很喜欢如何在附加标签的情况下订购它们，这就是我所做的。

所以现在我有一个来自 Sparkfun 的受 LiPo 保护的电池和基于 MCP73831 的充电器，所以我可以使用它，还有 Powerizer LiFePO4 电池和 MCP73123 的样品，我将尝试在面包板上测试它的充电能力.

我要环顾四周，但如果有人知道制作基于 PIC 的 LiFePO4 充电器的好应用笔记，它解释了恒流源电路，我全都听好了！谢谢您的意见。

2个回答

LiPo 比 NimH 更容易管理。
如今，最高容量 NimH 的能量密度与 LiPo 大致相同。
（那是在 2012 年写的。到 2021 年，LiPo 的能量密度现在通常会更高一些）。

NimH 是一种相对难以管理的电池化学物质。通常不建议以低速率充电，充电时的负电压偏转或温度升高是通常的充电结束检测方法。相反，LiPo 以恒定电流充电，直到达到设定电压，然后以恒定电压充电，直到电流下降到预设水平。如果需要，LiPo 将接受任何低于最大充电率的充电，并且可以从任何充电状态充电，无需特殊条件。（处理非常低电压的电池稍微复杂一些，但所有明智的充电器 IC 都可以处理这个问题 - 绝不应该允许发生非常低的电压。）

我会考虑在您的上下文中使用 NimH 的唯一原因是安全 - 如果是我的儿子，我认为我可以让 LiPo 足够安全以供他使用。LiPo 可以非常热情地用火焰“融化”，但在实践中极为罕见，采取相当常规的预防措施应该可以得到安全的结果。在一个有能力的工程系统中，我不会担心 LiPo 的安全性。

但是，如果您关心安全，切勿使用未受保护的 LiPo 电池。电池内保护 IC的作用与充电器 IC 的作用不同。电池内的只是为了阻止人们对电池做愚蠢的危险事情。也就是说，如果您的充电器使用正确，并且没有短路或起火的可能性，则不需要大多数保护电路。我说“最”是因为，如果发生灾难性设备故障，例如发生短路，电池内的电路通常会使电池开路并防止火灾。

使用适当的充电器 IC 应该可以实现非常安全和可靠的充电器。

您不需要气体计量本身 - 只需低压切断。如果您可以在 3V / 电池时停止操作，那就足够了。

受保护的细胞不应该花费更多。如果他们这样做，它可能表明便宜的是坏的。您可以获得完全垃圾的锂离子电池（并且您希望在购买垃圾时获得价格优势:-) - 如果您愚蠢地购买它们。周围有足够多的知名品牌细胞，购买它们可能不会花费太多。确保细胞是真的是另一回事。作为一个工作职位，我建议你首先假设从低成本的中国供应商那里购买的任何东西都是假的或不合规格的，然后尝试证明并非如此。（注意：种族主义？ - 绝对不是！。这是基于经验 - 多次访问中国和在工厂工作等。中国非常非常大，在竞争激烈的市场中拥有大量卖家。在休闲销售中，预计一定部分的卖家会“狡猾”

添加：

我打算回来提到 LiFePO4 - AndreKr 打败了我。

与 LiPo 相比，LiFePO4（磷酸铁锂）更安全、寿命更长且能量密度更低。您可以购买容量为 450 mAh x 3.2V 的 RCR123A LiFePO4 电池。（有些声称高达约 700 mAh，但值得怀疑。） Tenergy LiFePO4 RC123A 在 ebay 上广为宣传，应该不错。Tenergy 是 AFAIK 一个“rebadger”，但似乎卖得很好。LiFePO4 必须正确充电，但与 LiPo 一样易于管理。使用恒流稳压器和 3.6V 恒压稳压器可以构建一个非常简单的充电器。此设置以恒定电流充电，直到达到 Vlimit，然后以恒定 V 充电。设置为 3.5V 更好。

这是一个随机找到的天能 LiFePO4 RCR123A 电池卖家。他们也卖充电器。注意：
请勿使用锂离子 RC123（标称 3.6V）。
不要使用 3.0V 锂初级 RC123。

卖家可以互换使用术语 RC123、RC123A、RCR123、RCR123A 等。只要确定你得到了什么。

最近几个月，我在旅途中使用了 AA 尺寸的 14500 LiFePO4（“LFP”），效果非常好，发现它们在仪器、剃须刀、手电筒、佳能数码相机和紧急手机充电器等设备上几乎是防弹的。他们唯一关心的是在使用放置“虚拟”单元时保持清醒的头脑，否则可能会无辜地安装几个 LFP，从而导致设备供过于求！您可能会在过度活跃的电池剃须刀中注意到这一点，但是-YIKES-想象一下 2 x 3.2V LFP AA 在需要 2 x 1.5V 碱性电池的相机中恶作剧......

尽管数码相机等 AA 设备在较低电压下无论如何都会停止工作，但切换的并联白色 LED 的亮度与 LFP 电压水平完美匹配 - 当 LED 变暗（~2.7V）时停止使用该设备并为 LFP 充电。一个约 7 美元的进口 USB 智能充电器非常理想- 以如此便宜的价格自己制作几乎不值得。检查我的 Instructable => http://www.instructables.com/id/Single-AA-LiFePo4-cell-powered-project-in-a-parti/

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