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锂离子电池:了解测试结果对植入式医疗设备的真实行为意味着什么

导读 大家好,小科来为大家解答以上问题。锂离子电池:了解测试结果对植入式医疗设备的真实行为意味着什么这个很多人还不知道,现在让我们一起来

大家好,小科来为大家解答以上问题。锂离子电池:了解测试结果对植入式医疗设备的真实行为意味着什么这个很多人还不知道,现在让我们一起来看看吧!

解答:

1、 电池寿命是当今许多应用中的一个重要因素。对于植入式医疗设备,患者需要确保电池允许他们在两次充电之间有很长的时间,这被称为充电间隔。

2、 几乎同样重要的是,电池的可用容量和充电间隔时间将在其使用寿命期间逐渐减少,这决定了它在需要更换之前可以使用多少年。这决定了电池的寿命以及它可以使用多少次有效的充电/放电循环。选择电池时,使用寿命可能是一个关键的购买标准。3354一旦电池达到使用寿命,就需要更换,这将涉及植入式设备的某种手术。

3、 介绍

4、 一般在充电前,电池的可用时间减少20元%,这被视为容量减少成为问题的点。所以充电电池的使用寿命通常定义为容量下降到原值的80元%之前的充放电循环次数。

5、 对于医疗设备的设计者来说,获得市场上不同可充电电池的准确信息非常重要。他们需要确保,当他们查看来自不同制造商的电池时,他们比较的是相同的参数,并且数据手册上的数字反映了可能的实际行为。

6、 在这篇文章中,我们将学习设计师如何确保他们获得正确的信息作为他们决策的基础。我们将回顾哪些因素会影响锂离子电池的寿命,这些因素尤为重要,因为锂离子电池比其他技术更容易受到变化的影响,其性能在很大程度上受测试、使用和储存条件的影响。

7、 对电池寿命有什么影响?

8、 对于任何可充电电池,用户找到充电点需要多长时间取决于很多因素。

9、 第一,有环境因素,比如温度,震动。环境因素会对电池寿命产生很大的影响,在陈百强C左右的温度下退化最少,25C元,这被认为是锂离子电池的典型特征。这也意味着热管理在一些应用中很重要,例如电动汽车,以确保充电或放电产生的热量不会使电池温度过高。

10、 但对于植入式医疗设备中的电池,这些因素通常不会产生显著影响。这是因为植入后,医疗设备在37C元内保持大约陈百强C的恒温,几乎没有冲击或振动。

11、 对于医疗设备,影响充电间隔的主要因素归结为所谓的“操作因素”。这些包括充电和放电速率以及电池充放电达到的全容量百分比。存储也很重要。3354电池一旦安装到设备中并投入使用,在长期储存过程中的充电百分比将影响其行为。

12、 充电电压是关键。

13、 在锂离子电池中,正负电极之间的电势差随着电池充电而增加,能量被注入电池。然后随着电池在使用中放电而减少,并消耗能量。

14、 这意味着可以在端子上测量的电压是电池充电程度的可靠指示,因此电池中还剩下多少能量。例如,这种电压测量是您的智能手机或笔记本电脑确定剩余电池寿命百分比的方式,然后可以用来估计电池耗尽前的时间。

15、 对于医疗应用,锂离子电池的额定电压通常为3.6V或3.7V。在实践中,标准程序是将电池充电至最大值约4.1V,然后让其放电至低点2.7V。停止充电时的最大电压称为充电电压结束(EoCV)水平。

16、 但是如果我们改变这些参数会发生什么呢?相反,如果电池只放电到高于2.7V的最小电压,那么它只会放电一部分容量。比如我们在电压达到3V的时候停止降低电池容量,可能意味着电池只放电到容量的40元%或者50元%。

17、 这个低压点定义了所谓的放电深度(DoD)。所以电池完全放电算100元100%DoD,我们可以用更小的DoD百分比来衡量寿命。另一个可能影响寿命的变化是将电压上限从4.1V降低到一个更低的值。

18、 产生这些变化的原因是锂离子电池发生了不同的化学反应,如电解液的降解或不溶性化合物在阳极上的沉积,从而降低了其效率。

19、 这些电压变化在实践中产生了惊人的巨大差异。如果我们改变电压的上下限,哪怕一点点,电池寿命中的充放电循环次数就会减少到以前的20元%,甚至更少。

20、 虽然我们在这里只讨论电荷和电压的微小变化,但重要的是要记住,充电电池最终可能会在野外完全放电。例如,病人可能只是忘记在正确的时间给电。

这与我们刚刚讨论的寿命变化不同,但对于许多锂离子电池而言,这种完全放电会造成损坏,从而大大降低其可用性。EnerSys®通过其Zero-Volt™技术解决了这个问题,该技术可确保电池即使在放电至零伏后仍能以峰值容量运行(图1和图2)。

图1:可用电池容量

图2:Quallion电池

测试一下

当我们测试我们自己的Quallion®电池时,我们已经展示了出色的低容量衰减性能,同时以100%的放电深度(DoD)值循环电池,低至20%。我们的意思是,即使经过多次充放电循环,电池容量的损失也会最小化。

通过降低充电结束电压(EoCV),可以在电循环期间进一步提高容量衰减性能。将EoCV从最大推荐值4.1V修改为较低值4.0V将增加电池的可用容量。

当我们查看100%DoD(医疗应用中的常见用例)时,我们会检查电池在达到初始保留容量的80%时的循环寿命。大多数医疗应用都指定了此操作循环寿命值,所需的值因医疗设备的预期用途而异。

通常,医疗应用要求电池在100%DoD循环条件下满足500到1,000次循环,同时保持电池初始保留容量的80%。其医用电池中使用的Quallion®化学物质超过了这些循环要求,保留容量为80%或更高。

结论

即使工作条件(例如充电和放电电压)的微小差异也会对电池寿命或使用寿命产生重大影响。这意味着设备设计人员应确保他们以类似的方式比较电池,并应检查电池制造商在其数据表上指定的测试条件。 审核编辑黄昊宇

本文到此结束,希望对大家有所帮助。

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