LiPo vs. NiMH für Kinderspielzeug

Ich habe hier und bei Google nach möglichen Batterietechnologien für ein Spielzeug recherchiert, das ich für meine Kinder herstellen möchte. Ich hatte gehofft, die Perspektiven anderer dazu zu bekommen, wobei ich bedenke, dass dies für ein Kind ist .

Ich versuche, das aus allen Blickwinkeln zu betrachten, aber Sicherheit ist das Wichtigste. Hier sind die Dinge, die ich mir ausgedacht habe:

  • Volatilität: Kann die Zelle explodieren, wenn sie falsch behandelt wird, dh zu lange geladen wird, Spielzeug herumgeworfen wird usw.
  • Lebensdauer: Muss mein Sohn das Spielzeug im Auge behalten, um sicherzustellen, dass es immer aufgeladen ist?
  • Größe: Kann ich die Zelle überhaupt in das Spielzeug einbauen?
  • Kosten: billiger ist offensichtlich besser

Habe ich etwas Offensichtliches übersehen?

Was diese vier Punkte angeht, habe ich bei meiner bisherigen Recherche Folgendes herausgefunden:

  • Volatilität: LiPo klingt sicher so, als müssten Sie vorsichtiger sein. Es gibt Akkupacks mit eingebauten Überspannungs- und Unterspannungsschutzschaltungen, aber ich würde gerne sehen, ob ich eine Off-Board-Schaltung finden kann, die für weniger Geld gebaut werden kann, da dies NRE ist und die Zellen möglicherweise ausgetauscht werden müssen. Batteriemanagement-ICs wie der MCP73831 sollten helfen, ebenso wie eine Ladezustandsanzeige wie der MAX17043. Ich bin mir nicht sicher, ob ich sonst noch etwas tun kann. NiMH verfügt über ähnliche ICs, wie den DS2715 zum Aufladen und die BQ2014NS-D120-Ladezustandsanzeige. Beide Technologien würden wahrscheinlich von einem Temperatursensor / einer Art Abschaltung profitieren. LiPo scheint keinen Schock zu mögen, also ist es vielleicht nicht gut, wenn das Spielzeug auf den Bürgersteig geworfen wird.
  • Lebensdauer: LiPo sollte nicht unter eine Schwellenspannung entladen werden. Auch NiMH sollte es nicht sein. Es muss überprüft werden, ob die Kraftstoffanzeige den Stromkreis des Spielzeugs unterbrechen kann, wenn sie unter dem Schwellenwert liegt.
  • Größe: LiPo hat hier den großen Vorteil. Bei 3,7 V pro Zelle brauche ich nur einen 1S-LiPo, und die gibt es in allen möglichen (kleinen) Größen. NiMH wird wahrscheinlich 3 1/3-AAA-Zellen benötigen, die ich noch einbauen sollte.
  • Kosten: LiPo-Akkus ohne Schutzschaltung sind supergünstig, wie $ 2 in Einzelmengen. Die, die ich mit Schutzschaltung gefunden habe, sind größer und viermal so teuer. Die NiMH 1/3-AAA-Zellen, die ich gefunden habe, waren ungefähr gleich teuer. Keine Erwähnung der Schutzschaltung, daher weiß ich nicht, ob das wichtig ist, wenn ich den Batteriemanagement-IC habe (dasselbe gilt für LiPo).

Ich würde gerne hören, was andere zu diesen Punkten zu sagen haben. Habe ich etwas wirklich Kritisches übersehen, und was genauso wichtig ist, habe ich schlechte Informationen über diese beiden Batterietypen gepostet?

BEARBEITEN - Ich habe LiFePO4 hinzugefügt, wie von Russell und AndreKr vorgeschlagen. Ich traue mir nicht unbedingt zu, eine richtige Schaltung zu entwerfen, die kugelsicher ist, also schaue ich mir den MCP73123 an, da seine Strombegrenzungen im Bereich der einzelnen Zelle liegen, die ich aufladen möchte. Ich habe die Tenergy-Zellen vorher gesehen, war mir aber nicht sicher und habe schließlich ein paar davon in einem Geschäft in den USA bestellt: http://www.batteryspace.com/LiFePO4-Rechargeable-14430-Cell-3.2V- 400-mAh-0.4A-Rate-1.28Wh.aspx . Ich mag es wirklich, wie sie mit angebrachten Registerkarten bestellt werden können, was ich auch getan habe.

Im Moment habe ich also eine LiPo-geschützte Zelle und ein MCP73831-basiertes Ladegerät von Sparkfun, damit ich damit spielen kann, sowie die Powerizer LiFePO4-Zelle und ein Muster des MCP73123, das ich irgendwie versuchen werde, auf ein Steckbrett zu legen, um seine Ladefähigkeit zu testen .

Ich werde mich umsehen, aber wenn jemand gute App-Hinweise zur Herstellung eines PIC-basierten LiFePO4-Ladegeräts kennt, das Konstantstromquellenschaltungen erklärt, bin ich ganz Ohr! Danke für deinen Beitrag.

Was die Stoßsicherheit betrifft, versuchen Sie, Erfahrungen aus der RC-Flugzeuggemeinschaft zu recherchieren. Diese kleinen Flugzeuge und Hubschrauber stürzen die ganze Zeit ab, und es ist sehr ungewöhnlich, dass die Batterie durch den Absturz selbst beschädigt wird.
Tolle Idee, daran hatte ich nicht gedacht, aber das ist ein ziemlich offensichtlicher Ausgangspunkt, denke ich!
Dave - hast du es gebaut?
@RussellMcMahon sicher, nochmals vielen Dank für deinen Vorschlag! Das Microchip-Teil funktionierte gut für meine LFP-Zelle.

Antworten (2)

LiPo ist VIEL einfacher zu handhaben als NimH.
Die Energiedichten für NimH mit Spitzenkapazität sind ungefähr die gleichen wie heute für LiPo.
(Das wurde 2012 geschrieben. Im Jahr 2021 sind die Energiedichten von LiPos jetzt typischerweise etwas höher).

NimH ist eine relativ schwer zu handhabende Batteriechemie. Das Laden mit niedrigen Raten wird normalerweise nicht empfohlen, und negative Spannungsabweichungen beim Laden oder Temperaturanstieg sind die üblichen Methoden zur Erkennung des Ladeendes. Im Gegensatz dazu wird LiPo mit konstantem Strom geladen, bis eine eingestellte Spannung erreicht ist, und dann mit konstanter Spannung, bis der Strom auf einen voreingestellten Wert abfällt. LiPo akzeptiert auf Wunsch jeden niedrigeren als den maximalen Ladestrom und kann ohne besondere Bedingungen aus jedem Ladezustand aufgeladen werden. (Der Umgang mit Zellen mit sehr niedriger Spannung ist etwas komplexer, aber alle vernünftigen Lade-ICs handhaben dies - und sehr niedrige Spannungen sollten niemals vorkommen.)

Der EINZIGE Grund, warum ich an die Verwendung von NimH in Ihrem Kontext denken würde, ist die Sicherheit - und wenn es mein Sohn wäre, würde ich in Betracht ziehen, dass ich LiPo sicher genug für ihn machen könnte. LiPo kann sehr enthusiastisch mit Flamme "einschmelzen", ABER es ist in der Praxis äußerst selten und das Ergreifen ganz üblicher Vorsichtsmaßnahmen sollte ein sicheres Ergebnis ermöglichen. Ich hätte keine persönlichen Bedenken hinsichtlich der LiPo-Sicherheit in einem kompetent konstruierten System.

Verwenden Sie JEDOCH NIEMALS ungeschützte LiPo-Zellen, wenn Ihnen die Sicherheit am Herzen liegt. Der batterieinterne Schutz-IC erfüllt NICHT die gleichen Aufgaben wie die Lade-ICs. Die batterieinternen sollen die Leute davon abhalten, dummerweise gefährliche Dinge mit der Batterie zu tun. Wenn Ihr Ladegerät jedoch ordnungsgemäß implementiert ist und keine Kurzschluss- oder Brandgefahr besteht, werden die meisten Schutzschaltungen nicht benötigt. Ich sage "meistens", weil, wenn zB ein katastrophaler Geräteausfall auftritt und zB ein Kurzschluss auftritt, die Schaltung in der Zelle normalerweise die Zelle unterbricht und ein Feuer verhindert.

Die Verwendung der richtigen Lade-ICs sollte die Implementierung eines sehr sicheren und zuverlässigen Ladegeräts ermöglichen.

Sie benötigen keine Gasmessung an sich – nur eine Unterspannungsabschaltung. Wenn Sie den Betrieb bei beispielsweise 3 V / Zelle stoppen können, sollte das ausreichen.

Geschützte Zellen sollten nicht viel mehr kosten. Wenn dies der Fall ist, kann dies darauf hindeuten, dass die billigen schlecht sind. Sie können LiIon-Akkus als völligen Schrott bekommen (und Sie hoffen, beim Kauf von Schrott einen Preisvorteil zu erzielen :-) - wenn Sie dumm genug wären, sie zu kaufen. Es gibt genug seriöse Markenzellen, sodass der Kauf wahrscheinlich nicht viel mehr kostet. Sicherzustellen, dass die Zellen echt sind, ist eine andere Sache. Als Arbeitsposition schlage ich vor, dass Sie zunächst davon ausgehen, dass alles, was Sie bei einem chinesischen Billiganbieter kaufen, gefälscht oder nicht spezifikationsgerecht ist, und DANN versuchen, das Gegenteil zu beweisen. (NB: Rassismus? - definitiv nicht!. Es basiert auf Erfahrung - viele Besuche in China und Zeit in Fabriken usw. China ist sehr, sehr groß und hat eine große Auswahl an Verkäufern auf einem sehr wettbewerbsintensiven Markt. In einem Gelegenheitsverkauf , erwarten Sie, dass ein bestimmter Teil der Verkäufer "zwielichtig" ist


Hinzugefügt:

Ich wollte zurückkommen und LiFePO4 erwähnen – AndreKr ist mir zuvorgekommen.

Im Vergleich zu LiPo sind LiFePO4 (Lithium Ferro Phosphate) sicherer, langlebiger und haben eine geringere Energiedichte. Sie können RCR123A LiFePO4-Akkus mit einer Kapazität von 450 mAh x 3,2 V kaufen. (Einige behaupten bis zu etwa 700 mAh, sind aber verdächtig.) Tenergy LiFePO4 RC123A werden bei ebay häufig beworben und sollten gut sein. Tenergy ist AFAIK ein "Rebadger", ABER scheint ein gutes Produkt zu verkaufen. LiFePO4 MÜSSEN ordnungsgemäß geladen werden, sind aber so einfach wie LiPo zu verwalten. Ein sehr einfaches Ladegerät kann mit einem Konstantstromregler, gefolgt von einem 3,6-V-Konstantspannungsregler, gebaut werden. Dieser Aufbau lädt mit konstantem Strom, bis Vlimit erreicht ist, und dann mit konstantem V. Die Einstellung auf 3,5 V ist besser.

Hier ist ein zufällig gefundener Verkäufer von Tenergy LiFePO4 RCR123A Batterien . Sie verkaufen auch Ladegeräte. HINWEIS:
Verwenden Sie KEINEN Lithium-Ionen-RC123 (3,6 V nominal).
Verwenden Sie keine 3,0-V-Lithium-Primär-RC123.

Die Begriffe RC123, RC123A, RCR123, RCR123A usw. werden von Verkäufern etwas austauschbar verwendet. Seien Sie sich einfach sicher, was Sie bekommen.

Russell, vielen Dank für die ausführliche Antwort, zumal sie sich auf die Sicherheit konzentriert, was mir ein großes Anliegen ist. Ich werde versuchen, beide Batterietypen zu bewerten. Ich bin nicht annähernd so besorgt über die Langlebigkeit der Zelle wie über unerwartete Brände, daher gibt es immer noch einen Vorteil für NiMH. Können Sie einen bestimmten LiPo-Batteriemanagement-IC empfehlen oder ist der von mir aufgeführte geeignet? Und was LiPo-Marken angeht, stimme ich voll und ganz zu. Ich bin sehr misstrauisch gegenüber chinesischen Marken, aber Turnigy hat großartige Bewertungen auf den RC-Websites. Sind 1,50 Dollar für eine einzelne Zelle für Sie erschreckend günstig?
Hier ist die Zelle, die ich mir anschaue – es ist eine Nano-Tech-650-mAh-Zelle von Turnigy für etwa 2 US-Dollar: hobbyking.com/hobbyking/store/…
LiFePo-Akkus werden ähnlich gehandhabt wie LiPo und sollen sicherer sein.
@AndreKR danke, die hatte ich vergessen und vorher kurz darüber gelesen. Vielen Dank für den Vorschlag, ich werde LiFePO4 zu meiner Liste hinzufügen und weiter recherchieren.

Ich habe in den letzten Monaten unterwegs 14500 LiFePO4 ("LFP") der Größe AA mit großer Wirkung verwendet und festgestellt, dass sie für Geräte wie Instrumente, Rasierer, Taschenlampen, Canon-Digitalkameras und Notladegeräte für Mobiltelefone nahezu kugelsicher sind. Ihre einzige Sorge ist, einen klaren Kopf zu behalten, wenn sie Platzhalter-Dummy-Zellen verwenden, sonst könnten mehrere LFP unschuldig installiert werden und somit das Gerät überlasten! Sie könnten bei einem hyperaktiven Batterierasierer darauf aufmerksam gemacht werden, aber - YIKES - stellen Sie sich vor, dass 2 x 3,2 V LFP AAs in einer Kamera ihr Unwesen treiben, die 2 x 1,5 V Alkaline-Zellen erwartet ...

Obwohl solche AA-Geräte wie Digitalkameras sowieso bei niedrigeren Spannungen aufhören zu arbeiten, passt die Helligkeit einer parallel geschalteten weißen LED wunderbar zum LFP-Spannungspegel - verwenden Sie das Gerät nicht mehr und laden Sie den LFP auf, wenn die LED schwächer wird (~2,7 V). Ein importiertes USB-Smart-Ladegerät für etwa 7 US-Dollar war ideal - es lohnt sich kaum, ein eigenes zu solch günstigen Preisen herzustellen. Überprüfen Sie mein Instructable => http://www.instructables.com/id/Single-AA-LiFePo4-cell-powered-project-in-a-parti/