Тестируем литиевые батарейки Fanso при температуре -40°С. Часть 2

17 апреля 2020

Сергей Миронов (КОМПЭЛ)

Немного о судьбе и перспективах эксперимента по испытанию литиевых химических источников тока (ХИТ) Fanso при температуре -40°С в импульсном режиме.

19 февраля 2020 года мы начали эксперимент, о котором поведали читателю в статье «Тестирование литиевых батареек Fanso при температуре -40°C». В ней мы обещали через месяц представить промежуточный отчет о ходе эксперимента.

23 марта 2020 г. мы сняли промежуточные результаты. Так случилось, что это совпало с объявлением правительства о первой нерабочей неделе. Поэтому при отсутствии дальнейшего контроля за установкой мы были вынуждены отключить ее и прервать эксперимент, как оказалось, на достаточно длительный период, потому что вслед за этим весь апрель был объявлен нерабочим.

В ходе эксперимента также не обошлось без накладок: 29 февраля у нас перестал функционировать модуль АЦП, который снимал показания с батареек в режиме непрерывного разряда. Заметили мы это не сразу, а по прошествии нескольких дней – при очередной проверке, 6 марта. Оказалось, что в схеме питания вышел из строя диод, выполняющий роль снаббера. В этот же день мы его отремонтировали и продолжили эксперимент. На результат это не повлияло, поскольку нагрузочные сопротивления все это время оставались подключены к батарейкам. Модуль АЦП имеет удобную особенность – его можно изъять из установки и при этом снять с него целиком клеммную часть, на которой и располагаются сопротивления, в этот момент остающиеся в схеме разряда, а батарейки при этом продолжают находиться в камере Поэтому на графиках разряда мы видим вертикальную темную область – это период времени с 29 февраля по 6 марта, когда не фиксировалось напряжение на батарейках.

В режиме импульсного разряда на рисунке 1 представлены формы напряжения на батарейках в момент действия импульса (длительностью порядка 100 мс). На графиках показана форма напряжения попарно по образцам (1.1 и 1.2; 2.1 и 2.2; 3.1 и 3.2; 4.1 и 4.2) батареек указанного типа. Первая группа графиков (а, в, д, ж) соответствует самому началу эксперимента (снята 21 февраля), а вторая группа (б, г, е, з) – 23 марта.

Рис. 1. Форма напряжения на батарейках при импульсном разряде

На графиках мы видим, что при выбранном нами значении тока в импульсе (подробнее об этом читайте в первой части статьи при температуре -40°С напряжение просаживается с 0,3 до 0,5 В в зависимости от конструкции батарейки. В батарейках спиральной конструкции просадка меньше, чем в батарейках бобинной конструкции. В принципе, так и должно быть. Именно спиральная конструкция батарейки разрабатывалась с целью повышенной токоотдачи. Минимальная просадка напряжения наблюдается у батарейки CR123A, что тоже неудивительно, поскольку именно этот тип батарейки создавался для устройств, потребляющих большой ток в импульсе (фотоаппараты).

Через месяц работы в импульсном режиме можно заметить небольшое увеличение просадки напряжения по отношению к началу эксперимента. Это объясняется тем, что батарейка уже немного разрядилась. Тем не менее, до конца разряда (2 В) еще далеко.

К сожалению, в технической документации не у всех типов батареек имеется информация о допустимой просадке напряжения при отрицательной температуре. Например, такая информация отсутствует у ER14505M и ER14505H (рисунки 2а и 2в), но имеется у батареек CR14505E и CR123A (рисунки 2б и 2г), правда, только до температуры -20°С. Тем не менее, наш результат при еще более низкой температуре показывает меньшую просадку, чем допустимая по документации. Это говорит о хорошем качестве батареек.

Промежуточные результаты в режиме постоянного разряда показаны на рисунке 2.

Рис. 2. Графики разряда в режиме постоянной нагрузки

Исходя из графиков, можно сказать, что образцы имеют отличную идентичность параметров (кривые практически сливаются), а просадка напряжения не превышает 300 мВ, что лучше значения, заявленного в технической документации. На графике для элемента ER14505M, представленном на рисунке 2а, мы видим, что на одном образце уже началось снижение напряжения. Как он себя поведет дальше, нам пока неизвестно, а эксперимент мы уже прервали. Мы можем вернуться к этому эксперименту позже, но он уже не будет считаться полноценным, поскольку батарейки сейчас находятся в нормальных условиях. Однако при восстановлении режима работы у нас есть желание повторить этот тест на других образцах без перерыва.

В целом, этот промежуточный результат показал хорошие данные с небольшой интригой по одному образцу.