Specifiche della batteria CR2032 a celle a bottone al litio

Sto usando un modulo batteria CR2032 per far funzionare un modulo BLE 4.1. La radio BLE per la comunicazione richiede circa 3,5 ma 5ma di corrente. Ma quando guardo il foglio dati della batteria ( https://cdn-shop.adafruit.com/datasheets/maxell_cr2032_datheet.pdf ) mostra che la corrente di scarica nominale è 0,2 mA.

La mia domanda è: durante la comunicazione BLE, quando la corrente è di circa 5 mA, questa batteria sarà in grado di fornire questa corrente? Inoltre a quale scopo vengono mostrati i valori della corrente di scarica nominale?

Ho fatto la mia tesi di dottorato sulla gestione dell'energia nelle reti di sensori wireless e stavo lavorando con nodi di sensori usando batterie CR2032. Abbiamo progettato noi stessi i nodi (il mio supervisore ha progettato il PCB e io ho progettato il firmware e tutti i test relativi all'energia).

Posso confermare ciò che la gente sopra dice che puoi trarre picchi di 100 mA da una nuova cella CR2032. Ma come si suol dire, per ottenere la capacità nominale in termini di mAh è necessario scaricarla alla corrente e alla temperatura nominali specificate.

I nodi del sensore su cui stavo lavorando hanno assorbito circa 27-35 mA sulla trasmissione. Ma le trasmissioni sono durate 110-140 ms alla volta, una volta al minuto. A temperatura ambiente utilizzando un singolo CR2032 in parallelo con un supercap 75mF di CapXX siamo riusciti a utilizzare circa l'87% della capacità nominale del CR2032 (i nodi testati funzionavano in media 99 giorni). Abbiamo usato un CR2032 di Renata. La stessa configurazione senza un supercondensatore otterrebbe in media circa 10-15 giorni in meno di tempo funzionale. Tuttavia, il supercap diventa cruciale se si decide di scendere a temperatura operativa !!! (cosa che abbiamo fatto nei test a -30 ° C)

Le conseguenze della scarica con corrente più elevata sono che riesci a ottenere meno energia di quanto specificato dalla batteria. I picchi di corrente generano cadute di tensione e nel momento in cui tale caduta di tensione scende al di sotto della tensione di disattivazione, il circuito si ripristina. Inutile dire che a quel punto c'è ancora un po 'di energia nella cellula. Per ovviare a questo problema è possibile aggiungere un supercondensatore per appiattire i picchi di corrente di trasmissione (cadute di tensione).

Ma:

• i supercondensatori sono costosi
• ne hai bisogno uno con corrente di dispersione bassa e circuiti di bilanciamento come quelli di CapXX (hanno correnti di dispersione nell'intervallo 1-2uA)

Un supecapacitor ad alta corrente di dispersione farà più male che bene se il dispositivo deve essere alimentato per giorni o settimane.

Inoltre, non esitare a collegare i CR2032 in parallelo, se necessario, e hai spazio: praticamente raddoppi la capacità attuale.

Detto questo, c'è ancora molto lavoro da fare in questo mondo per migliorare la gestione dell'energia in tali applicazioni.

Dalla scheda tecnica:

• La capacità nominale indica la durata fino a quando la tensione scende a 2,0 V quando viene scaricata a una corrente di scarica nominale a 20 gradi. C

Quindi, se si scarica a 0,2 mA fissi, si otterrà una capacità di 220 mAh o 1100 ore. La scarica a una velocità superiore ridurrà la capacità della batteria. Anche le pulsazioni influiranno su questo, poiché BLE pulsa a 5 mA. Un impulso di 5 mA per una frazione di secondo mentre non vi è alcun assorbimento per il resto del tempo, potrebbe comportare un assorbimento equivalente di 0,2 mA.

Se guardi il grafico etichettato Pulse Discharge, mostra un impulso di 5 secondi di 300 Ω, o 10mA @ 3V. Una scarica pulsata come questa ridurrà la capacità totale per tutta la durata della batteria a circa 180 mAh dai 220 mAh nominali.

Per rispondere alle tue due domande dirette:

1. Un tipico CR2032 può generare molta più corrente di 5 mA. Potresti estrarre 100 mA da esso, per meno di un'ora, con alcuni avvertimenti sul suo ESR elevato.

2. La corrente nominale è quella di stabilire una durata di base della batteria. CR2032 e le celle a bottone in generale sono pensate per applicazioni a bassa corrente e lunga durata, come orologi in tempo reale o backup di batteria dei dati. Non sono pensati per alimentare carichi pesanti.

Penso che la risposta sia in questo grafico del foglio dati:

Se disegni vagamente 10mA ($3V \div 300\Omega$) 5 secondi alla volta, vedrai diminuire la tensione nel tempo e la capacità complessiva della batteria verrà ridotta.

(Ciò è dovuto al maggior consumo di energia consumata nelle resistenze interne della batteria. Ma sembra che vada bene se stai bene con la capacità ridotta)