微型锂电池领域当中, 电磁兼容与无磁特性属于一对相互矛盾的技术要求, 众多精密医疗设备以及特种装备的工程师, 于选型之际都会碰到这样一个问题: 那便是既要电池不对敏感电子元件产生干扰, 又得在强电磁环境之下实现稳定工作, 江西经钛电子于钛酸锂电池的研发过程里针对于此一技术难题给出了系统性的解决方案。

无磁锂电池如何实现电磁兼容

怎样达成无磁锂电池的电磁兼容呢, 首要的是从材料起始之处将问题予以解决。传统锂电池的外壳当中常常含有铁、镍等磁性金属材料, 传统锂电池的极耳当中常常含有铁、镍等磁性金属材料, 传统锂电池的连接件当中常常含有铁、镍等磁性金属材料, 这些材料在强磁场环境里会产生涡流或者磁滞损耗, 这不但会对电池自身性能造成影响, 而且还可能对周围精密仪器的信号采集产生干扰。

钛电子的技术团队, 采用全系列无磁化设计。从正负极材料开始, 到外壳封装, 全部选用非磁性或弱磁性材料。比如说, 外壳改用特殊合金或高分子复合材料。极耳采用铜镀镍工艺, 不过严格控制镀层厚度与均匀性。这些材料本身不会产生磁场干扰, 同时还能够有效屏蔽外部电磁辐射, 对电池内部电化学反应的干扰。

还有一个关键要点值得指出, 它是关于电池内部的电磁屏蔽结构所开展的设计工作。微小型钛酸锂电池的内部空间呈现出极端有限的状况, 需要在像这般微小的体积范围之内, 既要切实保证能量密度达成一定标准, 还要妥善做好电磁屏蔽相关工作, 达成这一目标的难度是相当巨大的。经由钛电子借助多层复合结构这种方式, 在电芯与外壳之间嵌入导电胶层以及吸波材料, 由此形成一个微型法拉第笼。如此一来, 电池在进行工作的过程当中所产生的电磁辐射能够被有效限制在内部区域, 外部的高频电磁波同样无法穿透进而对电池的充放电控制电路造成影响。

微小型化对电磁兼容技术提出哪些新挑战

电池尺寸缩减至硬币大小乃至更小时, 电磁兼容设计难度成倍数增长。空间变小致使屏蔽层厚度需压缩, 不然会占用活性物质体积, 造成容量降低。然而屏蔽层太薄或许无法达成预期电磁屏蔽效果。

钛电子在量产实践过程中, 摸索出了一套平衡方案, 他们运用激光焊接工艺来替代传统的电阻焊, 其焊接热影响区更小, 能够精确控制极耳与外壳的连接点, 从而减少因焊接所产生的局部磁性区域, 并且通过优化电解液配方, 降低电池内阻,进而减少高频充放电时产生的电磁辐射强度。

还有一个细节容易被忽视, 此细节是电池的引出端子设计。微小型电池的端子间距很小, 要是绝缘处理做得不到位, 在高频电磁环境之下容易产生爬电或者微放电现象。钛电子在端子根部涂覆特种绝缘胶, 并且采用阶梯式结构来增加爬电距离, 以此确保在强电磁场当中也能够保持稳定的绝缘性能。

物联网传感器以及高端工控设备这类存在长期稳定运行需求的使用情景, 电磁兼容无磁锂电池的循环寿命同样属于技术难题。钛电子所拥有的钛酸锂电池在-40℃直至85℃这样的超宽温域范围之内均能够维持低内阻以及稳定的放电平台, 而这就表明在极端电磁环境状况下, 电池的电压波动不会对后端电路的正常工作造成干扰。