Daftar Periksa Desain Baterai Lithium Khusus untuk Proyek OEM

Proyek baterai lithium custom jarang gagal karena pembeli tidak mengetahui kapasitas yang dibutuhkan. Seringkali, masalah dimulai ketika spesifikasi awal tidak lengkap.

Tim OEM dapat memberikan tegangan dan kapasitas target tetapi tidak menyertakan kompartemen baterai, arus puncak, posisi konektor, metode pengisian daya, suhu pengoperasian, atau persyaratan perlindungan. Pemasok kemudian dapat menyiapkan penawaran berdasarkan asumsi. Asumsi tersebut dapat menimbulkan masalah selama pengambilan sampel, integrasi perangkat, atau produksi massal.

Oleh karena itu, proses desain baterai khusus yang praktis harus dimulai dengan ringkasan proyek yang lengkap. Tujuannya bukan untuk membuat pembeli memutuskan setiap detail teknis sendirian. Tujuannya adalah untuk memberikan informasi yang cukup andal bagi produsen untuk menilai kelayakan, merekomendasikan arsitektur baterai yang sesuai, dan mengidentifikasi persyaratan yang masih memerlukan konfirmasi.

Daftar periksa ini mencakup informasi utama yang diperlukan sebelum meminta penawaran atau sampel baterai khusus.

Jawaban Cepat: Informasi Apa yang Dibutuhkan untuk Baterai Lithium Kustom?

Pembeli OEM biasanya harus menyiapkan informasi berikut:

Semakin lengkap informasi proyek, semakin mudah untuk mengevaluasi baterai lithium ion khusus sebelum desain, penawaran, pengambilan sampel, dan produksi.

1. Tentukan Aplikasi Baterai Terlebih Dahulu

Baterai harus dirancang sesuai dengan perangkat, bukan dipilih sebagai komponen yang terisolasi.

Mulailah dengan menjelaskan:

• Apa yang dilakukan perangkat;

• Seberapa sering ia beroperasi;

• Apakah itu bekerja terus menerus atau sebentar-sebentar;

• Apakah itu memiliki mode siaga dan aktif;

• Baik itu portabel, tetap, dapat dipakai, atau industri;

• Apakah baterai dapat diganti atau dipasang secara permanen;

• Apakah perangkat berkomunikasi secara nirkabel;

• Apakah baterai terkena getaran, benturan, kelembapan, atau perubahan suhu.

Misalnya, pelacak GPS mungkin menghabiskan sebagian besar waktunya dalam keadaan siaga tetapi memerlukan arus yang lebih tinggi dalam waktu singkat untuk penentuan posisi dan transmisi data. Perangkat medis mungkin memerlukan keluaran yang stabil dan perlindungan yang dikontrol dengan cermat. Produk yang dapat dipakai mungkin lebih mementingkan ketebalan, berat, fleksibilitas, dan kenyamanan.

Informasi aplikasi membantu produsen mengevaluasi hubungan antara kapasitas, permintaan saat ini, ukuran, perlindungan, dan waktu proses yang diharapkan.

2. Konfirmasikan Tegangan Persyaratan

Tegangan adalah salah satu spesifikasi pertama yang harus dikonfirmasi.

Spesifikasi harus membedakan antara:

• Tegangan nominal;

• Tegangan operasi normal;

• Tegangan muatan penuh;

• Tegangan potong;

• Kisaran tegangan input perangkat;

• Persyaratan keluaran pengisi daya.

Sebuah perangkat dapat dirancang dengan baterai sel tunggal atau baterai multi-sel. Tegangan yang diperlukan dapat memengaruhi konfigurasi sel, sirkuit proteksi, sistem pengisian daya, konektor, dan strategi manajemen baterai.

Jangan hanya memberikan frasa seperti 'baterai 12 V' tanpa menjelaskan bagaimana perangkat dan pengisi daya menggunakan tegangan tersebut. Pabrikan juga perlu mengetahui apakah perangkat menerima variasi tegangan selama pengosongan dan apakah diperlukan keluaran yang diatur.

Ketidaksesuaian tegangan dapat mengakibatkan:

• Ketidakcocokan pengisian daya;

• Mematikan perangkat;

• Mengurangi kapasitas yang dapat digunakan;

• Permintaan saat ini yang berlebihan;

• Aktivasi perlindungan;

• Persyaratan konversi daya tambahan.

Oleh karena itu, voltase harus ditinjau bersama dengan input daya dan desain pengisian daya perangkat.

3. Tentukan Kapasitas dan Kebutuhan Energi

Kapasitas biasanya dinyatakan dalam miliampere-jam, atau mAh. Kapasitas yang lebih besar dapat mendukung waktu pengoperasian yang lebih lama, namun juga dapat meningkatkan ukuran baterai, berat, biaya, dan waktu pengisian daya.

Berikan informasi berikut jika memungkinkan:

• Kapasitas yang diperlukan dalam mAh atau Ah;

• Waktu proses yang ditargetkan;

• Arus operasi rata-rata;

• Arus siaga;

• Durasi arus puncak;

• siklus tugas;

• Cadangan baterai yang diharapkan;

• Frekuensi pengisian daya;

• Berat baterai yang dapat diterima.

Untuk aplikasi dengan daya lebih tinggi, ada baiknya juga mendiskusikan energi dalam watt-jam:

Energi (Wh)=Tegangan Nominal (V)×Kapasitas (Ah)

Waktu kerja baterai yang dapat digunakan tidak hanya bergantung pada kapasitas nominalnya tetapi juga pada beban perangkat, suhu pengoperasian, laju pengosongan, pengaturan batas waktu, kondisi pengisian daya, dan efisiensi sistem.

Spesifikasi OEM yang berguna tidak boleh hanya menyatakan:

Baterai yang dibutuhkan: 3,7 V, 2.000 mAh.

Ini harus menjelaskan:

Perangkat ini memerlukan baterai yang dapat diisi ulang dengan voltase nominaltage kompatibel dengan sistem, kapasitas target sekitar 2.000 mAh, arus pengoperasian yang ditentukan, persyaratan arus puncak, dan perkiraan waktu pengoperasian minimum dalam kondisi pengoperasian yang ditentukan.

Kapasitas akhir harus dikonfirmasi melalui pengujian sampel, bukan hanya dipilih dari nilai katalog.

4. Tentukan Arus Normal, Kontinu, dan Puncak

Permintaan saat ini mempengaruhi pemilihan sel, penurunan tegangan, resistansi internal, pengaturan perlindungan, dan perilaku termal.

Ringkasan desain harus memisahkan:

• Arus operasi normal;

• Arus maksimum terus menerus;

• Arus puncak;

• Startup atau arus masuk saat ini;

• Durasi arus puncak;

• Frekuensi kejadian puncak;

• Pengisian arus.

Perangkat yang mengonsumsi arus rata-rata rendah mungkin masih memerlukan baterai yang mampu mengalirkan arus jangka pendek yang jauh lebih tinggi. Jika hal ini tidak teridentifikasi pada tahap desain, baterai mungkin mengalami penurunan tegangan yang berlebihan atau memicu proteksi arus berlebih.

Arus puncak harus dijelaskan dengan periode waktu. Misalnya:

• 2 A untuk pengoperasian normal;

• 5 Puncak selama 3 detik;

• Peristiwa puncak diulang setiap 10 menit sekali.

Informasi ini lebih berguna dibandingkan pernyataan umum seperti 'baterai berarus tinggi.'

5. Ukur Ruang Baterai yang Tersedia

Kesesuaian mekanis adalah bagian inti dari desain baterai khusus.

Berikan gambar, model 3D, atau pengukuran akurat tempat baterai, termasuk:

• Panjang maksimum;

• Lebar maksimum;

• Ketebalan maksimum;

• Tinggi yang tersedia;

• Arah pemasangan;

• Titik pemasangan;

• Metode retensi;

• Jarak bebas di sekitar baterai;

• Ruang untuk papan pelindung;

• Ruang untuk konektor dan kabel;

• Perutean kabel;

• Akses untuk penggantian atau inspeksi.

Jangan mengukur hanya kompartemen kosong saja. Desainnya juga harus mempertimbangkan:

• Isolasi;

• Bahan pelindung;

• Tinggi konektor;

• Radius pembengkokan kabel;

• Toleransi manufaktur;

• Izin perakitan;

• Pembuangan panas;

• Kompresi mekanis;

• Variasi dimensi yang mungkin terjadi selama produksi.

Untuk produk kompak, perbedaan posisi konektor atau arah stopkontak kabel dapat menghalangi pemasangan baterai meskipun dimensi sel terlihat benar.

ZERNE solusi baterai litium khusus dapat dievaluasi berdasarkan dimensi, kapasitas, sistem perlindungan, konektor, dan kondisi aplikasi yang diperlukan. Desain akhir masih perlu dikonfirmasi dengan casing perangkat sebenarnya.

6. Tentukan Bentuk dan Struktur Baterai

Baterai litium khusus dapat menggunakan format persegi panjang standar, format tipis, desain melengkung, atau bentuk lain yang sesuai dengan peralatan.

Spesifikasi harus mengidentifikasi apakah baterai memerlukan:

• Bentuk persegi panjang standar;

• Struktur tipis dan datar;

• Bentuk melengkung atau berbentuk;

• Paket baterai multi-sel;

• Kasing yang bisa dilepas;

• Kandang yang kaku;

• Struktur pemasangan khusus;

• Orientasi sel tertentu.

Pilihannya harus didasarkan pada struktur perangkat dan persyaratan produksi. Bentuk yang disesuaikan sepenuhnya dapat meningkatkan pemanfaatan ruang, namun juga dapat memengaruhi perkakas, perakitan, inspeksi, pengemasan, dan konsistensi produksi.

Untuk kompartemen persegi panjang biasa, struktur standar mungkin lebih praktis. Untuk perangkat yang tidak beraturan atau sangat kompak, baterai yang berbentuk atau tipis dapat memberikan integrasi yang lebih baik.

Sebelum berkomitmen pada struktur yang sepenuhnya disesuaikan, tim OEM juga dapat membandingkan trade-off antara a baterai lithium khusus dan paket baterai siap pakai.

Desainnya juga harus menentukan apakah baterai memerlukan:

• Koneksi seri;

• Koneksi paralel;

• Konfigurasi seri-paralel;

• Pencocokan sel;

• Papan perlindungan terpisah;

• BMS yang mendukung komunikasi.

7. Tentukan Konektor dan Pengkabelan

Konektor adalah bagian dari antarmuka baterai dan harus dikonfirmasi sebelum pengambilan sampel.

Menyediakan:

• Merek atau seri konektor, jika diperlukan;

• Jumlah pin;

• Orientasi konektor;

• Lokasi konektor;

• Panjang kabel;

• Pengukur kawat;

• Arah keluar kawat;

• Polaritas;

• Persyaratan timbal yang seimbang;

• Pengaturan kabel pengisian dan pelepasan.

Baterai mungkin memiliki voltase dan kapasitas yang benar namun tetap gagal dalam integrasi perangkat karena konektornya tidak kompatibel dengan mainboard atau karena kabel keluar dari sisi yang salah.

Konektor harus ditinjau bersama dengan:

• Ruang yang tersedia;

• Arah penyisipan;

• Metode penguncian;

• Kondisi getaran;

• Urutan perakitan;

• Persyaratan layanan;

• Diperlukan saat ini.

Untuk pertimbangan konektor yang lebih detail, lihat Konektor baterai LiPo dan opsi kabel khusus.

8. Tentukan Persyaratan PCM, BMS, dan Penginderaan Suhu

Sistem proteksi harus dipilih sesuai dengan arsitektur baterai dan kebutuhan perangkat.

Ringkasan desain harus menjelaskan apakah proyek memerlukan:

• Perlindungan harga yang berlebihan;

• Perlindungan pelepasan berlebih;

• Perlindungan arus berlebih;

• Perlindungan hubung singkat;

• Pemantauan suhu;

• Penyeimbangan sel;

• Informasi biaya negara;

• Fungsi komunikasi;

• Kontrol pengisian dan pengosongan;

• Antarmuka baterai yang cerdas.

Baterai sel tunggal dapat menggunakan sirkuit proteksi dengan fungsi yang relatif sederhana. Paket baterai multi-sel mungkin memerlukan BMS yang lebih canggih untuk pemantauan sel, penyeimbangan, pencatatan kesalahan, komunikasi, atau integrasi sistem.

Pembeli juga harus menjelaskan peran sistem proteksi:

• Apakah pengisi daya dikendalikan oleh baterai?

• Apakah perangkat memerlukan informasi status baterai?

• Apakah NTC diperlukan?

• Apakah perangkat berkomunikasi melalui SMBus, CAN, atau protokol lain?

• Apakah BMS perlu ditempatkan di dalam atau di luar wadah baterai?

Untuk penjelasan umum mengenai pemilihan sistem proteksi, link ke PCM vs. BMS untuk baterai LiPo.

9. Jelaskan Lingkungan Pengoperasian

Persyaratan kinerja dan desain baterai dapat berubah secara signifikan seiring dengan lingkungan pengoperasian.

Spesifikasinya harus mencakup:

• Kisaran suhu pengoperasian;

• Suhu penyimpanan;

• Suhu pengisian daya;

• Kelembaban;

• Getaran;

• Terkejut;

• Paparan debu atau air;

• Ketinggian;

• Penggunaan di dalam atau di luar ruangan;

• Kehidupan pelayanan yang diharapkan;

• Durasi penyimpanan sebelum instalasi.

Suhu sangat penting karena kondisi pengisian dan pengosongan mungkin tidak sama. Baterai yang digunakan di luar ruangan, di dalam perangkat industri, atau di dekat komponen penghasil panas mungkin memerlukan evaluasi termal tambahan.

Desainnya juga harus mengidentifikasi apakah kompartemen baterai:

• Tertutup sepenuhnya;

• berventilasi;

• Dekat sumber panas;

• Terkena sinar matahari langsung;

• Tunduk pada gerakan mekanis berulang.

Detail ini harus dipertimbangkan sebelum memilih sel, sistem proteksi, enclosure, dan rencana pengujian.

10. Konfirmasikan Persyaratan Pengisian

Baterai khusus harus kompatibel dengan sistem pengisian daya yang dimaksudkan.

Menyediakan:

• Jenis pengisi daya;

• Tegangan keluaran pengisi daya;

• Arus pengisian maksimum;

• Metode pengisian daya;

• Persyaratan pengisian saldo;

• Konektor pengisi daya;

• Batas suhu pengisian daya;

• Waktu pengisian yang diharapkan;

• Apakah pengisian daya terjadi di dalam perangkat.

Produsen baterai harus memahami cara kerja pengisi daya, baterai, sistem perlindungan, dan perangkat. Spesifikasi baterai yang tidak menyertakan pengisi daya mungkin tidak lengkap.

Pengisi daya sebaiknya tidak dipilih hanya berdasarkan kapasitas nominal baterai. Itu juga harus sesuai dengan konfigurasi baterai, pengaturan perlindungan, tegangan pengisian, batas arus, dan kondisi aplikasi.

11. Menyiapkan Persyaratan Pengujian dan Validasi

Sebelum produksi massal, desain baterai harus divalidasi terhadap perangkat.

Ringkasan proyek awal harus mengidentifikasi cakupan validasi yang diharapkan, seperti:

• Pengujian kapasitas;

• Pengujian pengisian dan pengosongan;

• Verifikasi waktu proses;

• Pengujian arus puncak;

• Pengukuran resistansi internal;

• Pemantauan suhu;

• Inspeksi konektor dan kabel;

• Kesesuaian mekanis;

• Pengujian getaran atau benturan;

• Pengisian dan pengosongan berulang;

• Pengujian integrasi tingkat perangkat.

Kondisi pengujian harus didefinisikan sejelas mungkin. Hasil kapasitas dapat bervariasi tergantung pada arus, suhu, tegangan pemutusan, metode pengisian, dan peralatan pengujian.

Sampel harus mewakili desain produksi yang dimaksudkan. Jika sel, papan pelindung, konektor, kabel, atau penutup berubah setelah pengujian, proyek mungkin memerlukan tinjauan tambahan atau validasi ulang.

Untuk melihat tinjauan persyaratan tahap demi tahap, pengembangan prototipe, validasi, produksi percontohan, dan produksi massal, lihat Dari Prototipe hingga Produksi Massal: Tahapan Pengembangan Baterai Khusus.

Artikel ini berfokus pada informasi yang diperlukan sebelum desain dan kutipan. Kriteria penerimaan sampel yang terperinci harus ditangani dalam panduan validasi sampel baterai terpisah.

12. Identifikasi Kebutuhan Kepatuhan dan Dokumentasi

Persyaratan kepatuhan bergantung pada konstruksi baterai, pasar tujuan, kategori produk, metode transportasi, dan kebutuhan pelanggan.

Sebelum melakukan penawaran, kenali apakah proyek tersebut mungkin memerlukan:

• dokumentasi ujian UN 38.3;

• SDS atau MSDS;

• Spesifikasi produk;

• Label baterai;

• Dokumen pengangkutan;

• RoHS atau pernyataan material lainnya;

• Persyaratan khusus pasar;

• Catatan inspeksi khusus pelanggan.

Pembeli juga harus mengklarifikasi:

• Negara tujuan;

• Metode pengiriman;

• Klasifikasi produk;

• Apakah baterai dikirimkan dalam keadaan terpasang di peralatan;

• Apakah pelanggan memerlukan laporan pengujian atau deklarasi;

• Apakah dokumen harus mencakup model baterai atau desain produksi tertentu.

Dokumentasi sertifikasi dan pengangkutan harus ditinjau ulang terhadap konstruksi baterai akhir. Dokumen untuk prototipe sebelumnya mungkin tidak secara otomatis mewakili desain produksi selanjutnya.

13. Daftar Periksa Spesifikasi Baterai OEM

Sebelum meminta penawaran, konfirmasikan hal-hal berikut.

Aplikasi

• Nama perangkat dan aplikasi;

• Mode pengoperasian;

• Target waktu proses;

• Lingkungan operasi;

• Tahap produksi yang diharapkan.

Listrik

• Tegangan nominal;

• Tegangan muatan penuh;

• Kapasitas;

• Arus biasa;

• Arus puncak;

• Pengisian arus;

• Persyaratan batas waktu.

Mekanis

• Panjang maksimum;

• Lebar maksimum;

• Ketebalan maksimum;

• Batasan berat;

• Ruang konektor;

• Metode pemasangan;

• Rute kabel;

• Izin kandang.

Perlindungan dan Antarmuka

• PCM atau BMS;

• tidak;

• Penyeimbangan sel;

• Komunikasi;

• Konektor;

• Panjang kawat;

• Posisi keluar kawat.

Produksi dan Kepatuhan

• Kuantitas prototipe;

• Perkiraan volume produksi;

• Persyaratan pengujian sampel;

• sasaran pasar;

• Kebutuhan dokumentasi;

• Persyaratan pengemasan dan pengiriman.

Jika proyek sedang menuju ke tahap penawaran, faktor pendorong biaya utama juga harus ditinjau. Panduan terpisah tentang biaya paket baterai lithium khusus dan faktor harga OEM dapat membantu tim pengadaan mempersiapkan diskusi tersebut.

Pertanyaan Umum

Apa langkah pertama dalam desain baterai khusus?

Langkah pertama adalah menentukan aplikasi perangkat dan persyaratan kelistrikan, mekanik, lingkungan, dan produksinya. Baterai harus dirancang berdasarkan peralatan, bukan hanya dipilih berdasarkan voltase atau kapasitas.

Informasi apa yang harus saya kirimkan ke produsen baterai khusus?

Kirim volume bateraitage, kapasitas, permintaan saat ini, dimensi, detail konektor, aplikasi, lingkungan pengoperasian, kuantitas yang diharapkan, dan persyaratan PCM/BMS, pengujian, atau kepatuhan apa pun.

Bisakah baterai litium khusus dibuat dengan ukuran tertentu?

Dimensi baterai khusus dapat dikembangkan sesuai dengan struktur perangkat dan ruang pemasangan yang tersedia. Ukuran akhir harus mencakup insulasi, komponen pelindung, konektor, kabel, toleransi, dan jarak perakitan.

Apakah saya perlu menentukan BMS sebelum meminta penawaran?

Anda harus menjelaskan perangkat dan persyaratan perlindungannya, namun Anda mungkin tidak perlu memilih sendiri model BMS yang tepat. Pabrikan dapat merekomendasikan PCM atau BMS yang sesuai setelah meninjau konfigurasi baterai, arus, metode pengisian daya, kebutuhan komunikasi, dan kondisi pengoperasian.

Mengapa detail konektor penting?

Konektor memengaruhi kompatibilitas kelistrikan, perakitan, perutean kabel, ruang yang tersedia, dan kemudahan servis. Jenis konektor, polaritas, posisi, panjang kabel, dan arah keluar kabel harus dikonfirmasi sebelum pengambilan sampel.

Apa yang harus diuji sebelum produksi massal?

Sampel mungkin memerlukan pengujian kapasitas, pengisian dan pengosongan, waktu pengoperasian, arus, suhu, kesesuaian mekanis, konektor, dan integrasi perangkat. Rencana validasi akhir harus sesuai dengan aplikasi dan spesifikasi yang disepakati.

Kesimpulan

Spesifikasi lengkap adalah dasar dari proyek baterai litium khusus yang sukses.

Sebelum meminta penawaran atau sampel, pembeli OEM harus menentukan aplikasi, voltase, kapasitas, permintaan saat ini, dimensi, struktur baterai, konektor, sistem perlindungan, metode pengisian daya, lingkungan pengoperasian, persyaratan pengujian, ekspektasi produksi, dan dokumen kepatuhan.

Tujuan dari daftar periksa desain baterai khusus bukan untuk memaksa pembeli membuat setiap keputusan teknis sendirian. Hal ini untuk memberikan informasi yang cukup andal kepada produsen baterai untuk menilai kelayakan, mengidentifikasi risiko, merekomendasikan desain yang sesuai, dan menyiapkan penawaran harga yang lebih akurat.

Untuk proyek baterai litium khusus, bagikan aplikasi perangkat Anda, kapasitas target, voltase, ruang baterai yang tersedia, permintaan saat ini, persyaratan konektor, jumlah yang diharapkan, dan kebutuhan pengujian dengan tim teknik baterai khusus ZERNE. Tim dapat meninjau spesifikasi awal dan membantu mengembangkan solusi baterai yang sesuai untuk pengambilan sampel dan produksi.