Литиевая батарейка CR123A от FANSO EVE Energy – уникальные параметры и широкая востребованность

22 августа 2022

Константин Кузьминов (г. Заполярный)

Батарейки CR123A – самые популярные в мире. Высокотехнологичный подход к производству позволил компании FANSO EVE Energy создать качественную и полноценную замену аналогичным батарейкам других производителей. Источники тока этого бренда подходят как для пользовательской электроники, так и для промышленных устройств. Если ваша продукция подразумевает длительный срок эксплуатации от 5 лет и выше, FANSO EVE Energy предлагает батарейку CR17335E, имеющую такие же габариты и параметры, но бесперебойно работающую гораздо дольше.

Такой химический источник тока, как батарейка, изготавливается и активно используется человеком уже более двух столетий. Она стала настолько привычной и обыденной, что редко кто задумывается, как сильно изменится жизнь, если батарейка внезапно исчезнет. В лучшем случае нам придется снова ходить к телевизору, чтобы переключать каналы, а в худшем станет невозможным изготовление различных медицинских имплантов и придется забыть о космических полетах.

Несмотря на большое число производителей батареек, в настоящее время наблюдаются проблемы с доступностью необходимого количества продукции некоторых европейских и японских поставщиков. Это может вызвать трудности в комплектации батарейками новых изделий и замене отработавших свой ресурс источников питания в уже эксплуатируемых электронных устройствах.

FANSO EVE Energy продолжает стабильные поставки. Продукция этой компании уже 4 года присутствует на российском рынке и пользуется заслуженным уважением у производителей различных промышленных устройств: счетчиков энергоресурсов, трекеров, охранно-пожарных датчиков и прочего.

Компания FANSO основана в Китае в 2002 году и входит в список лидеров производства первичных литиевых элементов питания. В 2016 году она вошла в крупнейшую группу компаний EVE Energy, которая известна во всем мире как крупнейший производитель литиевых батареек и аккумуляторов. Основной продукцией FANSO EVE Energy являются первичные источники тока с электрохимической системой на основе литий-тионилхлорида (Li-SOCl₂) и литий-диоксидмарганца (Li-MnO₂) различных форм-факторов, таких как цилиндрические батарейки, дисковые, «крона» и прочие. Литиевые элементы питания обладают наибольшей удельной энергоемкостью, достаточно широким диапазоном рабочих температур и малым саморазрядом. Кроме того, кривая разряда литиевых химических источников тока менее наклонна, чем у солевых или щелочных. Все это и обуславливает широкое применение и востребованность такого типа батареек и в промышленных, и в бытовых устройствах.

Если рассматривать литиевые цилиндрические батарейки, то, бесспорно, в настоящий момент одной из самых популярных и имеющей самый широкий спектр применений окажется батарейка типа CR123A (рисунок 1). В ней используется электрохимическая система Li-MnO₂, что и определяет ее напряжение в 3 В.

Рис. 1. Стандартная батарейка CR123A/S (а) и ХИТ CR123A/3FP с выводами для пайки (б)

Конструктивно батарейка CR123A относится к спиральному типу и предназначена для разряда как непрерывным током, так и импульсами повышенного тока. Даже в ГОСТ Р МЭК 60086-2-2019 “БАТАРЕИ ПЕРВИЧНЫЕ. Часть 2. Физические и электрические характеристики”, помимо прочего, приводятся испытания такой батарейки и на способность выдать определенное количество импульсов (не менее 1400) со значением тока 900 мА (длительностью 3 с через каждые 30 с).

В производстве таких батареек очень важный этап – процесс намотки. На этом этапе катод, сепаратор и металлический литий прокатываются на автомате для получения рулона. Процесс прокатки осуществляется без участия человека, а по итогу намотки каждый из полученных рулонов проверяется на отсутствие короткого замыкания. Но перед этим процессом все автоматически изготовленные катоды контролируются по размеру и весу. Проверка веса каждой батарейки осуществляется и после добавления электролита. На заключительном этапе осуществляется рентгеновская проверка, в ходе которой рассматриваются внутренняя структура, уровень выравнивания катода, форма соединителя и крышки. Этот процесс разработан EVE Energy и является уникальным для производства первичных литиевых батарей. Таким образом достигается наивысшее качество, гарантирующее надежную и прогнозируемую работоспособность CR123A производства FANSO EVE Energy.

Наименование CR123A отражает не только диоксидмарганцевую основу (символы «CR»), но и типоразмер – цилиндр с диаметром основания около 17 мм и высотой 34,5 мм (рисунок 2). В системе IEC такие элементы имеют более информативное наименование CR17345, которое позволяет сразу расшифровать габариты. Вес батарейки 17 г. Дополнительные обозначения «/S» и «/3FP» означают стандартное исполнение или конструктив с выводами в виде стоек для пайки на печатную плату (рисунок 1б).

Рис. 2. Размеры батарейки CR123A

Изначально этот тип батарейки разрабатывался специально для цифровых фотоаппаратов, работающих в импульсном режиме с достаточно большими паузами. Использование диоксида марганца для такого режима более удобно, в отличие от тионилхлорида, потому что, с одной стороны, батарейки на основе Li-MnO₂ позволяют получить значительный ток в импульсе, с другой – менее подвержены пассивации. Кроме того, при разряде элементов, построенных на диоксиде марганца, не образуется повышенное давление внутри корпуса, что делает эксплуатацию более безопасной. Диапазон рабочих температур несколько меньше чем у Li-SOCl₂, однако CR123A производства FANSO EVE Energy сохраняют работоспособность при температурах -40…70°С, что является достаточным в большинстве случаев.

Основные характеристики CR123A (при температуре 25°С):

• энергоемкость 1500 мА*ч (при разряде током 5 мА до напряжения 2 В);
• максимальный длительный ток разряда 1000 мА;
• максимальный импульсный (15 с) ток разряда 2500 мА;
• саморазряд 2…5 % в год;
• срок службы до 10 лет (при соответствующем профиле разряда).

Такие характеристики, разумеется, оказались привлекательны для огромного количества применений и за пределами цифровых фотоаппаратов. CR123A задействованы в бытовой электронике и промышленных устройствах, например, в беспроводных датчиках контроля, в устройствах системы ЖКХ, таких как беспроводные счетчики газа, воды и тепла, в датчиках охранно-пожарной сигнализации, в устройствах IoT-технологий, в автотранспорте (GPS-трекеры) и так далее.

Особенности срока службы

В номенклатуре FANSO EVE Energy у батарейки CR123A имеется «брат-близнец» по электрическим параметрам и габаритным размерам – батарейка CR17335E (рисунок 3). Но стоимость у этих батареек разная: CR17335E немного дороже. Если использование рассматриваемого типа батарейки предполагается для какого-либо устройства с продолжительным сроком эксплуатации (5 и более лет), то желательно выбрать именно CR17335E, даже несмотря на превосходящую стоимость. Если же устройство должно отработать срок до 5 лет, то будет правильным выбрать CR123A. Эти две батарейки практически не отличаются по техническим параметрам, но имеют разную конструкцию. Корпус CR17335E имеет более высокую герметичность, и влажность среды на нее оказывает минимальное влияние. Дело в том, что батарейки не являются полностью герметичными, и в процессе эксплуатации в корпус просачивается влага из окружающей среды (воздуха). Эта влага приводит к дополнительному незапланированному расходу лития в батарейке, уменьшая срок ее службы. Конечно, и батарейка CR123A тоже сможет отработать 10 лет, но только при условии, что будет учтена ее повышенная потеря емкости из-за влажности среды, а в итоге все равно окажется, что использование CR17335E на длительных сроках будет эффективней.

Рис. 3. Батарейка CR17335E (Li-MnO₂)

На графиках, изображенных на рисунке 4, приведены кривые разряда при различных условиях эксплуатации (тока потребления) и хранения. На графике 4а видно, что достаточно высокая температура, превышающая рекомендуемую в 2 раза в течение длительного времени, несущественно снижает срок службы батарейки CR123A.

Рис. 4. Графики зависимости энергоемкости от тока разряда и температурных условий хранения

Электрохимические процессы, проходящие в батарейке, сильно зависят от температуры (рисунок 5).

Рис. 5. Графики влияния температуры эксплуатации на ток и энергоемкость

Следует отметить, что проведенные инженерами КОМПЭЛ тесты батареек CR123A, с которыми можно ознакомиться в списке литературы, показали более высокие результаты, чем заявлены производителем. Подобное качество CR123A обусловлено многими факторами и напрямую зависит от качества сырья и первичных материалов. В связи с этим FANSO EVE Energy уделяет огромное значение поставщикам этих материалов, работая со всемирно известными брендами: химическая продукция и электролиты поступают от компаний UBE Industries (Япония) и Lanxess (Германия), сепараторы — CELGARD (США). На входном контроле происходит дополнительная проверка сырья с использованием спектрометра на чистоту и соответствие требованиям RoHS. Батарейки CR123A выпускаются на отдельной фабрике с полностью автоматической линией, имеющей производственную мощность порядка 100 млн штук в год. На ней внедрены передовые технологии и используется такое оборудование, которое позволило вывести технические характеристики и качество продукции на новый уровень, полностью соответствующий качеству известного японского производителя. Сама фабрика сертифицирована по стандарту системы менеджмента качества ISO9001, а вся выпускаемая продукция соответствует необходимым международным стандартам. Все это обеспечивает высокую повторяемость параметров и крайне низкий процент брака. Благодаря качеству выпускаемой продукции заказчиками FANSO EVE Energy являются такие известные компании, как B METERS, ELSTER Европа, Sagecom и другие.

Батарейки CR123A производства FANSO EVE Energy выпускаются на полностью автоматических линиях, обладают отличной повторяемостью параметров и без каких-либо дополнительных условий заменяют аналогичную продукцию других производителей, имеются в наличие на складе и всегда доступны.

Записаться на онлайн-экскурсию, посвященную производству батареек CR123 на фабрике FANSO EVE Energy, которая пройдёт 22.09.2022, вы можете здесь.

Литература

1. Primary lithium battery CR123A 3.0 V. Electrical characteristics.
2. Тестирование литиевых батареек FANSO при температуре -20°C 
3. Тестирование литиевых батареек FANSO в нормальных условиях. Часть 1
4. Тестирование литиевых батареек FANSO в нормальных условиях. Часть 2
5. Тестирование литиевых батареек FANSO в нормальных условиях. Часть 3
6. Тестируем литиевые батарейки FANSO при температуре -40°С. Часть 1
7. Тестируем литиевые батарейки FANSO при температуре -40°С. Часть 2
8. Литиевые ХИТы FANSO или что нужно знать инженеру о батарейках
9. Литиевые батарейки FANSO в электронном оборудовании автомобиля
10. Литиевые батарейки FANSO в беспроводных датчиках 
11. Литиевые батарейки FANSO для систем телеметрии и дистанционного контроля
12. FANSO и счетчики: применение литиевых батареек в электронных приборах учета энергоресурсов
13. Литиевые батарейки FANSO для промышленного применения: устойчивость к высоким температурам
14. CR123A – мощная литиевая батарейка от FANSO