Possibili soluzioni per batterie con capacità di 1000 mAh e> 10 anni di durata?

Sto esaminando la possibilità di eseguire un nodo sensore wireless per un massimo di 10 anni con una singola batteria. Penso che l'assorbimento di corrente medio sia probabilmente intorno a 70uA, con l'assorbimento di picco di picco probabilmente di 20 mA (la media tiene conto di questo). La tensione di sistema può essere tra 2,5-3 V.

Questo potrebbe sembrare un requisito in un numero sempre maggiore di progetti, poiché l'area dell'IoT e dei sensori remoti continua a crescere. Speravo di ottenere alcuni suggerimenti per alcune diverse possibili soluzioni che bilanciano costi e capacità.

Ho pensato a un CR123A come possibile batteria, o anche solo a un paio di batterie AAA. Anche una cella ricaricabile agli ioni di litio era una considerazione, ma penso che forse l'autoscarica potrebbe essere un fattore dopo tale periodo di tempo e la ricarica / raccolta di energia potrebbe essere difficile o costosa.

Innanzitutto, vediamo quanta energia o capacità hai bisogno. 70 µA per 10 anni arrivano a 6,1 Ah, e tu dici che questo è a 3 V. È molto più di una batteria CRxxxx.

Un altro problema è che hai bisogno di una batteria che dura 10 anni, indipendentemente dalla scarica. Molte batterie non sono specificate per una durata così lunga, per non parlare della durata. Per questo tipo di applicazione, è necessario avere conversazioni con gli ingegneri sul campo delle società produttrici di batterie. Dai un'occhiata a Tadiran. Mirano a questo tipo di applicazione.

Un'altra opzione è una batteria al litio ricaricabile con un piccolo pannello solare. Con una media di 70 µA, una cella 18650 è molto più che sufficiente. Potrebbe cavalcare facilmente alcune settimane senza sole. Bastano poche ore di sole a settimana con un pannello modesto.

Le batterie di lunga durata (autoscarica molto bassa) di solito non hanno ottime caratteristiche di scarica.

Ad esempio Tadiran SL-360, il fattore di forma 14500 offre 2,1 Ah a 6 mA di scarica ma non può essere scaricato oltre 20 mA. Nel foglio dati, puoi vedere che può scaricare 10 anni a 20uA.

Un modo per aggirarlo è utilizzare una soluzione di buffering energetico: scaricare lentamente la batteria e caricare un grande condensatore e utilizzare il condensatore per far scoppiare la corrente di picco di cui hai bisogno, quando ne hai bisogno, come questo design di riferimento di buffering energetico che ha come target 15 anni di durata della batteria per l'applicazione di telerilevamento di TI .

Penso che se scegli la tua batteria in base ai tuoi requisiti di corrente di picco, il tuo design avrà bisogno di una batteria molto specializzata che offre sia una bassa autoscarica che una buona corrente di scarica, che probabilmente lo rende costoso e difficile da reperire.

Il buffering energetico riduce significativamente i requisiti di corrente di picco della batteria.

Come qualcuno ha pubblicato nei commenti, le cellule primarie al litio cloruro di cloruro di sodio sono una soluzione a questo problema. Tali celle esistono in vari fattori di forma, da 1 / 2AA a D, e varie configurazioni del pacco batteria. Alcuni produttori (batterie Saft, Tadiran) garantiscono 10 anni di conservabilità. Queste celle forniscono 3,6 V, tieni conto che è estremamente difficile misurare il livello di carica rimanente con queste celle e ci sono altri fenomeni relativi alle batterie che dovrai considerare nel tuo progetto.

Credo che la tua migliore soluzione possibile sia batterie al litio non ricaricabili (o "primarie"). L'autoscarica su questi è di circa il 10% in 5 anni - tutte le batterie ricaricabili sono molto più alte di questa. Questa è la soluzione utilizzata dalle aziende di elettronica per i nodi di sensori wireless di lunga durata. Questo link contiene alcune informazioni sullo scaricamento della batteria, mentre questo descrive i tipi di batterie non ricaricabili.

Infine, questo collegamento Farnell ha una selezione di batterie al litio non ricaricabili (di vari tipi!) Che dovrebbero adattarsi alla tua applicazione

Quasi 30 anni fa ero responsabile della progettazione di apparecchiature elettroniche non riparabili sigillate vendute con una garanzia incondizionata di 5 anni. Abbiamo usato batterie al litio cloruro di tionile (Tadiran e Saft, come ricordo), di dimensioni da AA a D, e non abbiamo avuto problemi con la durata della batteria; avevamo unità di test che hanno raggiunto un uso operativo di oltre 8 anni (a quel tempo ho lasciato l'azienda e quindi perso i contatti). Mi aspetto che la progettazione della batteria sia migliorata nel tempo, quindi suggerirei questa come la soluzione probabile.

Acquista acido solforico e piombo (Pb), fai una batteria al piombo abbastanza grande. Entra nella stanza e ricarica la batteria quando necessario con un'altra batteria - soluzione non-stop (come vuoi). Le dimensioni saranno grandi, ma non ci sono limiti.

Le batterie al piombo vengono utilizzate fino ad oggi quando si desidera un'autoscarica molto bassa. Conserva l'energia di riserva per reti cellulari, computer ecc. Perché è affidabile, semplice e non disturba l'ambiente (tutti i componenti sono convertibili in nuova batteria).