La tensione della batteria (Li-SOCl) varia con l'orientamento

Stiamo utilizzando questa batteria al litio da 3,6 V (ER14505) per alimentare il circuito del microcontrollore in uno dei nostri dispositivi. Il dispositivo è in grado di segnalare il livello della batteria. Poiché la soglia di disattivazione dei controller è a 2,7 V, utilizziamo l'intervallo da 2,9 V a 3,5 V per segnalare 0-100% (la batteria deve essere sostituita a 0%).

Durante il test del dispositivo, abbiamo notato alcune cadute sporadiche nell'intervallo del 20-40% che non potevamo spiegare. Durante la nostra indagine, abbiamo notato che la tensione della batteria varia fino a 200 mV a seconda dell'orientamento del dispositivo!

Quindi abbiamo preso una singola batteria e un multimetro e fatto alcuni test:

• Senza carico, la tensione rimane invariata
• Con un carico di 150 Ohm (22mA@3.3V), siamo stati in grado di confermare che la tensione sta cambiando di quasi 200mV dall'orientamento del caso migliore al caso peggiore
• Le batterie "nuove" non sono interessate tanto quanto le celle che sono in uso da un po 'di tempo (ancora circa 3,6 V senza carico)

Ho provato a Google a raccogliere alcune informazioni su questo fenomeno ma non sono riuscito a trovare qualcosa di utile.

Qualcuno ha informazioni su cosa sta succedendo esattamente, quali tipi di batterie sono interessati o se ci manca qualcosa di ovvio?

Ok, dopo alcune ricerche aggiuntive penso che siano state trovate informazioni utili da altri produttori. Citerò solo alcuni punti di interesse.

Dalla brochure tecnica Batterie LTC

A seconda del design della cella meccanica e delle proprietà del sistema, esiste una certa dipendenza della capacità disponibile dall'orientamento della cella durante la scarica. L'effetto è causato dalla tendenza dell'elettrolita a spostarsi verso il vuoto e lo spazio inattivo della batteria se l'orientamento si discosta dalla direzione preferita. L'effetto capillare dei pori del catodo e del separatore agisce contro questa tendenza. Di conseguenza, l'effetto di orientamento è minore per i catodi sottili di quanto non sia per quelli spessi e non è nemmeno osservabile quando le correnti di scarica sono molto basse o quando le batterie vengono spostate durante [...]
la corrente massima, la capacità disponibile di le celle grandi (C, D, DD) sono interessate se le batterie sono scariche capovolte. Pertanto, se possibile, questo orientamento dovrebbe essere evitato.

Dal manuale Celle cilindriche al litio primario - VARTA

In caso di installazione capovolta, la capacità di dimensioni inferiori (1/2 AA, AA) è meno influenzata se la corrente di scarica è alta, nominale o bassa. Tuttavia, la capacità di dimensioni maggiori (C, D), specialmente a una corrente di scarica più elevata, è influenzata. Sotto l'installazione capovolta, il litio e il catodo si trovano in un'area fissa mentre in questo caso l'elettrolito cade sul fondo. Nella parte superiore della cella c'è uno spazio che lascia un'area dell'anodo e del catodo, non coperta dall'elettrolita. Le celle di dimensioni maggiori hanno uno spazio vuoto più grande, quindi la riduzione della capacità nell'installazione capovolta è maggiore rispetto alle celle di dimensioni inferiori. (Circa il 20 ~ 40% della sua capacità alla stessa corrente di scarica più alta.)

Mentre non siamo "al limite della corrente elevata" e stiamo usando una cella AA, le misurazioni dall'alto confermano che "sottosopra" è l'orientamento peggiore.

Quindi l'orientamento è assolutamente importante quando si usano le celle al litio-cloruro di cloruro. L'apprendimento non si ferma mai ...