Testen der Kapazität der chinesischen CR2032-Li-Ionen-Batterie

CR2032-Batterien sind einfach nicht für Hochstrom ausgelegt. Sie sind Lithium/MNO2-Chemie, was sie zu Lithium und nicht zu Lithium-Ion macht. Zum Verhalten einer seriösen Quelle siehe hier, wo beispielsweise das Ziehen einer gepulsten Last von 23 mA zu einem Abfall der Ausgangsspannung von etwa 1/2 Volt führte. Abgesehen davon sind Ihre nominalen 37 mA nicht viel größer, daher würde ich für Ihren Test eine Dauer in der Größenordnung von 5 Stunden erwarten.

Sie müssen bei viel niedrigeren Strömen testen, z. B. maximal 1 mA, und sich Zeit nehmen. Ihre nominellen 2200 mAh würden bei 1 mA etwa 9 Tage dauern, aber selbst das belastet die Batterie. Von der Webseite aus wird eine 100-Ohm-Last (ca. 3 mA) die Batteriespannung in wenigen Sekunden um ein halbes Volt herunterziehen.

BEARBEITEN - Wie Ecnerwal betont hat, war die Batterie für 220 mAh und nicht für 2200 ausgelegt. Mein schlechter - Hirnfurz. Als Ergebnis würde ich etwas in der Größenordnung von einer oder zwei Stunden für 37 mA erwarten, daher ist das Testen mit niedrigem Strom immer noch eine gute Idee. Bei 1 mA sind 220 mAh natürlich 9 Tage.

Das Problem bei all diesen Antworten ist, dass sie eine wichtige Tatsache über Knopfzellen (eigentlich alle Zellen und Batterien) nicht berücksichtigen. Das heißt, die Kapazität ist nominell und vollständig lastabhängig . Ein CR2032 hat nur 220 mAh, wenn die Last klein ist, 10 kOhm oder weniger. Das Datenblatt von Maxwell zeigt, dass eine 300-Ohm-Last alle 5 Sekunden für den Bruchteil einer Sekunde die Kapazität auf 185 mAh verringert, was einer Kapazitätsabnahme von 18 % entspricht. Jede große Dauerlast wird es mehr verringern.

Die einzige Möglichkeit zum Testen besteht darin, dieselben Testbedingungen zu befolgen, die der Hersteller oder eine zuverlässige Quelle verwendet. In diesem Fall 10 ~ 15 kΩ, bis zu 2 Volt, was bei nominal 220 mAh einige hundert Stunden dauern sollte.

AA-Alkali-Primärzellen oder Li-Po-Sekundärzellen haben dies ebenfalls, aber bei viel höheren Lasten und Kapazitäten, sodass es nicht so auffällt. Knopfzellen wie die CR2032 müssen aufgrund ihrer viel geringeren Kapazität und ihres hohen ESR vorsichtig geladen werden, um die erwarteten Kapazitätsziele zu erreichen.

Zufällig hatte ich die gleiche Frage, und da ich zufällig auch einen Arduino-Klon in der gleichen Reihenfolge gekauft habe, habe ich beide zur Arbeit gebracht, um die Batterie zu messen.

Weil ich einen fairen Vergleich haben wollte, habe ich im Datenblatt von "angesehenen Herstellern" gesucht, bis ich einen gefunden habe, der eine Entladekurve für einen konstanten Widerstand hatte , und einen, der keine 500 Stunden brauchte. Schließlich fand ich das Datenblatt für eine SONY MicroBattery der gleichen Größe (CR1220 in meinem Fall). Es hat eine Entladekurve für einen konstanten 10-kΩ-Widerstand, der die Batterie in etwa 150 Stunden entlädt. Darauf kann ich warten.

Die Rennbahn

Dann musste ich dies ohne übermäßige Belastung genau messen und die Parameter über die Zeit stabil halten. Ich hatte ein paar gute alte OP07 Low-Drift-Operationsverstärker zu Hause, die ich für zwei Dinge benutzte:

• ADC-Referenzspannung zusammen mit einem Referenzspannungs-IC
• Spannungspuffer, um den ADC von der Batterie zu entkoppeln

Ich habe überprüft, ob die Messwerte, die ich vom ADC im Protokoll erhalten habe, mit der Spannung übereinstimmen, die mit externen Spannungsmessern gemessen wurde.

^{Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan}

Die Daten

Nachdem ich sichergestellt hatte, dass dies alles gut funktionierte und viele schöne Daten produzierte, schaltete ich es ein, ließ es eine Weile aufheizen, schloss dann eine neue Batterie an und wartete ...

... und gewartet ...

... Nach etwa 200 Stunden war die Spannung praktisch Null und ich hatte 100 MB Text, den ich heruntergefiltert und dann mit den Daten aus dem SONY-Datenblatt überlagert habe, das Ergebnis ist diese Grafik:

Abschluss

Die billige Zelle überdauerte die teure Zelle. Beachten Sie sorgfältig, dass mein letztes Diagramm unten abgeschnitten ist, sodass der Spannungsunterschied höher aussieht als er ist.

Da Chemie nicht mein Ding ist, kann ich das Ergebnis nicht erklären, aber wie Sie sehen können, ist die stationäre Spannung ungefähr 0,1 Volt niedriger als aus dem SONY-Datenblatt, was zu einer etwas geringeren Stromentnahme aus der Zelle führt. Dies erklärt wahrscheinlich die längere Lebensdauer der Zelle.

Bei diesem Batterietyp wird die Kapazität normalerweise mit einem Widerstand im 10k-Bereich bewertet.

Der Innenwiderstand liegt im Bereich von einigen zehn Ohm, daher kommt es zu einem großen Spannungsabfall, wenn der Lastwiderstand zu niedrig ist.

Zum einen ist bekannt, dass Lithium-Knopfzellen einen erheblichen Innenwiderstand haben. Aus diesem Grund können Sie die meisten LEDs ohne Widerstand direkt aus einer Knopfzelle mit Strom versorgen und kommen normalerweise damit durch.

Wenn Sie schneller als die 20-Stunden-Rate entladen, erhalten Sie bei fast jedem Batterietyp falsche (und niedrige) Ergebnisse.

Wie hoch ist der 20-Stunden-Tarif? Nennkapazität (scheint 220 - 225 mAh typisch für 2032er zu sein) über 20 Stunden - oder in diesem Fall 11,25 mA, max.

Angesichts der üblichen Art von Service (niedriger Strom), für den Knopfzellen eingesetzt werden, ist die 100-Stunden-Rate möglicherweise angemessener, oder 2,2 mA. Wenn das, wofür Sie sie verwenden, mehr Strom benötigt, möchten Sie vielleicht eine ganz andere Art von Batterie .

Beachten Sie, dass die Nennkapazität (240 mAh) aus dem von @WhatRoughBeast verlinkten Energizer-Datenblatt mit 0,19 mA angegeben ist (na ja, bei einer Last von 15 kOhm und einem Strom von 2,9 V, wenn das Ding von über 3 auf 2 V heruntergeht.)

CR2032-Zellen von aliexpress funktionieren nicht, solange die Blisterpack-Batterien in meinem Autoanhänger vorhanden sind. In dieser Anwendung beträgt die Nennstromaufnahme 4,4 uA, aber der Impulsstrom beim Drücken der Taste steigt kurzzeitig auf 6,7 mA an.

Selbst bei neuen Batterien fällt die Batteriespannung aus aliexpress-Quellen während des Stromimpulses viel stärker ab, da ihr Innenwiderstand im Neuzustand etwa um den Faktor 2 höher beginnt.