Solutions de batterie possibles pour une capacité de 1000 mAh et une durée de vie> 10 ans?

J'étudie la possibilité de faire fonctionner un nœud de capteur sans fil jusqu'à 10 ans sur une seule batterie. Je pense que la consommation de courant moyenne est susceptible d'être d'environ 70 µA, la consommation de courant de crête pouvant être de 20 mA (la moyenne en tient compte). La tension du système peut être comprise entre 2,5 et 3 V.

Cela semble être une exigence dans de plus en plus de projets à mesure que le domaine de l'IoT et des capteurs à distance continue de croître. J'espérais obtenir quelques suggestions pour quelques solutions possibles différentes qui équilibrent les coûts et les capacités.

Je pensais à un CR123A comme une batterie possible, ou même à quelques piles AAA. Une cellule rechargeable au lithium-ion était également un facteur à prendre en compte, mais je pense que l'autodécharge pourrait être un facteur après cette durée et que la recharge / la récupération d'énergie pourrait être difficile ou coûteuse.

Voyons d'abord la quantité d'énergie ou de capacité dont vous avez besoin. 70 µA pendant 10 ans sortent à 6,1 Ah, et vous dites que c'est à 3 V. C'est bien plus qu'une batterie CRxxxx.

Un autre problème est que vous avez besoin d'une batterie qui dure 10 ans quelle que soit la décharge. De nombreuses batteries ne sont pas spécifiées pour une durée de conservation aussi longue, sans parler de leur durée de vie. Pour ce type d'application, vous devez avoir des conversations avec des ingénieurs de terrain des sociétés de batteries. Jetez un oeil à Tadiran. Ils visent ce type d'application.

Une autre option est un lithium rechargeable avec un petit panneau solaire. À 70 µA en moyenne, une cellule 18650 est bien plus que suffisante. Il pourrait facilement sortir quelques semaines sans soleil du tout. Quelques heures de soleil par semaine suffiraient avec un panneau modeste.

Les batteries de longue durée (autodécharge très faible) n'ont généralement pas de très bonnes caractéristiques de décharge.

Par exemple , le facteur de forme Tadiran SL-360, 14500 offre 2,1 Ah à une décharge de 6 mA mais ne peut pas être déchargé au-dessus de 20 mA. Dans la fiche technique, vous pouvez voir qu'il peut se décharger 10 ans à 20 uA.

Une façon de le contourner est d'utiliser une solution de tampon d'énergie: déchargez lentement la batterie et chargez un grand condensateur, et utilisez le condensateur pour éclater le courant de crête dont vous avez besoin, quand vous en avez besoin, comme cette conception de référence de tampon d'énergie ciblant 15 ans d'autonomie pour l'application de télédétection par TI .

Je pense que si vous choisissez votre batterie en fonction de vos besoins en courant de pointe, votre conception aura besoin d'une batterie très spécialisée qui offre à la fois une faible autodécharge et un bon courant de décharge, ce qui la rend probablement coûteuse et difficile à approvisionner.

La mise en mémoire tampon de l'énergie détend considérablement le pic de courant requis par la batterie.

Comme quelqu'un l'a signalé dans les commentaires, les cellules primaires au chlorure de lithium-thionyle sont une solution à ce problème. Ces cellules existent sous divers facteurs de forme, de 1 / 2AA à D, et dans diverses configurations de blocs-batteries. Certains fabricants (Saft, batteries Tadiran) garantissent 10 ans de durée de vie. Ces cellules fournissent 3,6 V, sachez qu'il est extrêmement difficile de mesurer le niveau de charge restant avec ces cellules, et il y a d'autres phénomènes liés aux batteries que vous devrez prendre en compte dans votre conception.

Je crois que votre meilleure solution possible est des piles au lithium non rechargeables (ou "primaires"). L'autodécharge sur ces derniers est d'environ 10% en 5 ans - toutes les batteries rechargeables sont beaucoup plus élevées que cela. Il s'agit de la solution utilisée par les sociétés d'électronique pour les nœuds de capteurs sans fil longue durée. Ce lien contient des informations sur la décharge de la batterie, tandis que celui - ci décrit les types de batteries non rechargeables.

Enfin, ce lien Farnell propose une sélection de batteries au lithium non rechargeables (de différents types!) Qui devraient convenir à votre application

Il y a près de 30 ans, j'étais responsable de la conception d'équipements électroniques non réparables scellés, vendus avec une garantie inconditionnelle de 5 ans. Nous avons utilisé des batteries au lithium au chlorure de thionyle (Tadiran et Saft, si je me souviens bien), de tailles allant de AA à D, et nous n'avons eu aucun problème avec la durée de vie des batteries; nous avions des unités de test qui ont atteint plus de 8 ans d'utilisation opérationnelle (date à laquelle j'ai quitté l'entreprise et j'ai donc perdu le contact). Je m'attends à ce que la conception de la batterie s'améliore au fil du temps, je suggère donc que c'est la solution probable.

Achetez de l'acide sulfurique et du plomb (Pb), faites une batterie au plomb assez grande. Entrez dans la pièce et rechargez la batterie au besoin avec une autre batterie - solution non-stop (comme vous le souhaitez). La taille sera grande, mais vous n'avez aucune limite à cela.

Les batteries au plomb sont utilisées jusqu'à ce jour lorsque vous souhaitez une autodécharge très faible. Il stocke l'énergie de réserve pour les réseaux cellulaires, les ordinateurs, etc. Parce qu'il est fiable, simple et ne harcèle pas l'environnement (tous les composants sont convertibles en batterie neuve).