Напряжение аккумулятора (Li-SOCl) меняется в зависимости от ориентации

Мы используем эту литиевую батарею 3,6 В (ER14505) для питания микроконтроллера в одном из наших устройств. Устройство способно сообщать об уровне заряда батареи. Так как порог отключения контроллера составляет 2,7 В, мы используем диапазон от 2,9 В до 3,5 В, чтобы сообщить 0-100% (батарея должна быть заменена при 0%).

При тестировании устройства мы заметили некоторые спорадические падения в диапазоне 20-40%, которые мы не смогли объяснить. Во время нашего исследования мы заметили, что напряжение аккумулятора варьируется до 200 мВ в зависимости от ориентации устройства!

Итак, мы взяли одну батарею и мультиметр и провели несколько тестов:

• Без нагрузки напряжение остается прежним
• При нагрузке 150 Ом (22 мА при 3,3 В) мы смогли подтвердить, что напряжение изменяется почти на 200 мВ от наилучшего случая к худшему.
• На «свежие» батареи влияет меньше, чем на элементы, которые использовались в течение некоторого времени (все еще около 3,6 В без нагрузки)

Я попробовал Google собрать некоторую информацию об этом явлении, но не смог придумать что-то полезное.

У кого-нибудь есть информация о том, что именно происходит, на какие типы батарей влияют или если мы упускаем что-то очевидное?

Хорошо, после некоторых дополнительных исследований я думаю, что нашел некоторую полезную информацию от других производителей. Я просто приведу некоторые интересные моменты.

Из технической брошюры «Батареи LTC»

В зависимости от конструкции механической ячейки и свойств системы существует определенная зависимость доступной емкости от ориентации ячейки во время разряда. Эффект вызван тенденцией движения электролита к пустому и неактивному пространству батареи, если ориентация отклоняется от предпочтительного направления. Капиллярный эффект пор катода и сепаратора действует против этой тенденции. В результате эффект ориентации меньше для тонких катодов, чем для толстых, и он даже не наблюдается, когда разрядные токи очень малы или когда аккумуляторы перемещаются во время разряда [...]
На высоком токовом конце доступная емкость Это влияет на большие элементы (C, D, DD), если батареи разряжаются вверх дном. Поэтому этой ориентации следует избегать, если это возможно.

Из справочника Первичные литиевые цилиндрические ячейки - VARTA

При перевернутой установке, емкость меньшего размера (1/2 AA, AA) меньше подвержена влиянию, будь то ток разряда высокий, номинальный или низкий. Однако это влияет на емкость большего размера (C, D), особенно при более высоком токе разряда. При перевернутой установке литий и катод расположены в фиксированной зоне, тогда как электролит в этом случае падает на дно. В верхней части ячейки имеется пространство, оставляющее участок анода и катода, не покрытый электролитом. Ячейки большего размера имеют большее пустое пространство, поэтому уменьшение емкости при установке вверх дном выше, чем в ячейках меньшего размера. (Около 20 ~ 40% его емкости при том же более высоком токе разряда.)

Хотя мы не находимся на «высоком токовом конце» и используем ячейку AA, измерения сверху подтверждают, что «вверх ногами» является худшей ориентацией.

Так что ориентация действительно имеет значение при использовании литий-тионил-хлоридных элементов. Обучение никогда не останавливается ...