Kohdeyleisö: Tämä artikkeli on tarkoitettu vaatimustenmukaisuusvastaaville, OEM-tuoteturvallisuusvastaaville ja hankintatiimeille, jotka tarvitsevat kattavan käsityksen lukukynän akun ja litiumpolymeerin turvallisuusprofiilista malleissa B1, B2, F8, K7, KF1, L5, P2, Q6, Q8, T2 ja Y6, kattaen kennokemian, latausprofiilit, UN38.3-kuljetustestit, IEC 62133 -turvastandardit, käyttöturvallisuustiedotteet sekä kenttävikatilat.
Litiumakut ovat lukukynän säädellyin komponentti. Yksikin kuljetuspoikkeama voi pysäyttää koko tuotantoerän, ja yksikin kenttätapaus voi laukaista tuotteen takaisinvedon 47 maassa. Käymme seuraavaksi läpi lukukynän akkujärjestelmän jokaisen turvallisuusulottuvuuden kennokemiasta kuljetusluokitukseen, tarkkoina lukuina yli 47 000 yksikön asennetusta kannasta.
1. Kennokemia malleittain
Lukukynissä käytetään kolmea litiumkemikaalia koon, käyttöaikavaatimuksen ja kustannusten mukaan. (1) Litiumpolymeeri (Li-poly) prismaattiset kennot malleissa B1, B2, F8, L5, P2, Q6, Q8 ja Y6. (2) Litiumioni 14500 -sylinterikennot malleissa K7 ja KF1. (3) Litiumioni 18650 -sylinterikennot mallissa T2. Li-poly tarjoaa korkeimman energiatiheyden kuutiosenttimetriä kohden; sylinterimäinen litiumioni tarjoaa alhaisimman yksikkökustannuksen ja pisimmän käyttöiän.
Kapasiteetit ovat 500 mAh mallissa P2, 600 mAh mallissa F8, 700 mAh mallissa B1, 800 mAh malleissa B2 ja K7/KF1, 900 mAh mallissa Q6, 1000 mAh mallissa Q8, 1200 mAh mallissa L5, 2000 mAh mallissa Y6 ja 2500 mAh mallissa T2. Nimellisjännite on 3,7 V Li-poly-kennoissa ja 3,7 V litiumionikennoissa (4,2 V täyteen ladattuna, 3,0 V purkausraja). Energiältö vaihtelee 1,85 Wh:sta (P2) 9,25 Wh:iin (T2).
| Malli | Kemia | Kapasiteetti | Energia | Kotelointi |
|---|---|---|---|---|
| P2 | Li-poly | 500 mAh | 1,85 Wh | Prismaattinen |
| F8 | Li-poly | 600 mAh | 2,22 Wh | Prismaattinen |
| B1 | Li-poly | 700 mAh | 2,59 Wh | Prismaattinen |
| B2 | Li-poly | 800 mAh | 2,96 Wh | Prismaattinen |
| K7 / KF1 | Li-ion | 800 mAh | 2,96 Wh | 14500 sylinteri |
| Q6 | Li-poly | 900 mAh | 3,33 Wh | Prismaattinen |
| Q8 | Li-poly | 1000 mAh | 3,70 Wh | Prismaattinen |
| L5 | Li-poly | 1200 mAh | 4,44 Wh | Prismaattinen |
| Y6 | Li-poly | 2000 mAh | 7,40 Wh | Prismaattinen |
| T2 | Li-ion | 2500 mAh | 9,25 Wh | 18650 lieriömäinen |
Valinta Li-poly- ja Li-ion-lieriökennojen välillä riippuu enimmäkseen kustannuksista ja syklimäärästä. 14500 Li-ion-kenno maksaa 0,42–0,55 dollaria kennolta ja kestää 800–1 000 lataussykliä 80 % kapasiteettiin. Vastaavan kapasiteetin omaava Li-poly-prismaattinen kenno maksaa 0,65–0,85 dollaria ja kestää 500–700 sykliä. Mallissa T2, jossa kenno on suuri ja syklimäärä on ratkaisevin, 18650-kenno on ilmeinen valinta. malleissa K7 ja KF1, joissa muototekijä on rajoitettu, 14500 on ainoa lieriövaihtoehto. Muissa malleissa Li-poly-prismaattinen voittaa energiatiheydessä.
2. Suojapiiri: BMS, polttoainemittari ja lämpökatkaisu
Jokaisen lukukynän kennon parina on akunhallintajärjestelmä (BMS), joka tarjoaa neljä suojatasoa. (1) Ylilataussuoja 4,25 V / kenno; lataus-IC lopettaa latauksen, kun mikä tahansa kenno saavuttaa tämän kynnyksen. (2) Alijännitesuojaus 3,0 V / kenno; polttoainemittari-IC ilmoittaa MCU:lle sammutuksesta ennen kuin kenno laskee alle 3,0 V:n estääkseen pysyvän kapasiteettihäviön. (3) Oikosulkusuoja 6 A huippu; suoja-FET avautuu 200 mikrosekunnin kuluessa. (4) Lämpökatkaisu 60 asteessa C; kennopakettiin upotettu NTC-termistori ohjaa lataus-IC:tä rajoittamaan tehoa.
BMS-IC malleissa B1, B2, F8, P2 on TI BQ24075 integroidulla latauksella ja polttoainemittarilla. malleissa K7, KF1, Q6, Y6 se on TI BQ25185 erillisellä polttoainemittarilla. malleissa L5, Q8, T2 se on TI BQ25896 1,5 A pikalataustuella. Kaikki kolme IC:tä ovat IEC 62133 -sertifioituja ja UN38.3-testattuja.
Polttoainemittarin tarkkuus on ±2 % malleissa B1, B2, F8, P2 ja ±1 % malleissa K7, KF1, L5, Q6, Q8, T2 ja Y6. Suurempi tarkkuus isommissa kynissä on tärkeää, koska käyttäjät käyttävät niitä pidempään latauksella ja 5 % virhe jäljellä olevan käyttöajan ennusteessa on huomattavampi 14-tuntisessa T2:ssa kuin 4-tuntisessa P2:ssa.
Ostajan vinkki: Jos ohjelmasi vaatii IEC 62133-2:2017 -sertifioinnin EU-, UKCA-, Australia- tai Japani-markkinoille, pyydä BQ25185- tai BQ25896-BMS-versioita. B1:n, B2:n, F8:n, P2:n BQ24075 täyttää IEC 62133 -vaatimukset vain kennotasolla; korkeamman tason BMS lisää pakettitason sertifioinnin, joka yksinkertaistaa teknistä tiedostoasi.
3. Latausprofiili: CC-CV ja 80 %:n sääntö
Lukukynän kennot ladataan käyttäen vakiota vakiovirta / vakiojännite (CC-CV) -profiilia. CC-vaihe syöttää 0,5 C – 0,8 C kennon kapasiteetista, kunnes kennon jännite saavuttaa 4,2 V; CV-vaihe pitää 4,2 V:n ja pienentää virtaa, kunnes se laskee alle 0,05 C:n. Kokonaislatausaika tyhjälle kennolle on noin 2,0–2,5 tuntia.
Malleissa B1, B2, F8, P2 latausvirta on 0,5 C (350–400 mA). malleissa K7, KF1, Q6, Y6 se on 0,5 C. malleissa L5, Q8 se on 0,7 C (700–840 mA). mallissa T2 se on 0,5 C valinnaisella 1,0 C pikalatauksella DC-liittimen kautta (2,5 A). T2:n pikalataus täyttää kennon 90 minuutissa, mutta lisää lämpörasitusta; suosittelemme rajoittamaan pikalatauksen yhteen viidestä syklistä sykli-iän säilyttämiseksi.
Latausportti on USB-C jokaisessa mallissa paitsi P2 (micro-USB) ja T2 (USB-C sekä DC-liitin pikalataukseen). Kaikki mallit tukevat USB BC1.2 -latausta 5 V:lla. Mikään malleista ei tue USB-PD:tä tai QuickChargea; lataus-IC:t ovat vain 5 V. Tämä on tietoinen valinta. Korkeamman jännitteen lataus vaatii monimutkaisemman kaapelin ja laturin kelpoisuuden, mikä lisää 0,18–0,25 dollaria BOM:iin.
Pitkäaikaisessa varastoinnissa suosittelemme kuljetusta 40–60 %:n varaustilassa (SoC). 100 %:n SoC:ssa yli 6 kuukautta varastoidut kennot menettävät 8–12 % kapasiteetista; 40 %:n SoC:ssa varastoidut menettävät 1–2 %. Tehtaamme varastoi valmiit tuotteet 50 %:n SoC:ssa ja täydentää varauksen 80 %:iin ennen lähetystä. Emme lähetä 100 %:n SoC:ssa, koska lentorahtien varastot eivät aina ole lämpötilasäädeltyjä.
4. UN38.3-kuljetustestaus
Jokaisen lukukynän kennon ja akkupaketin on läpäistävä UN38.3-kuljetustestaus ennen lento- tai merikuljetusta. Testi sisältää 8 menettelyä: T1 korkeussimulaatio, T2 lämpötesti, T3 tärinä, T4 isku, T5 ulkoinen oikosulku, T6 isku, T7 ylilataus, T8 pakotettu purkaus. Kennomme testaa Intertek ja TUV SUD, ja sertifikaatit ovat voimassa 3 vuotta.
UN38.3-testaus on kertaluonteinen kustannus kennosuunnittelua kohti. Kun kenno läpäisee testin, sertifikaatti pätee kaikkiin kyseisen suunnittelun yksiköihin. Meillä on UN38.3-sertifikaatit 18 kennoversiolle, jotka kattavat B1 / B2 / F8 / K7 / KF1 / L5 / P2 / Q6 / Q8 / T2 / Y6. Sertifikaatit uusitaan 3 vuoden välein 2 200–3 800 dollarin kustannuksella kennoversiota kohti.
Lentorahdille alle 100 Wh:n kennot voidaan lähettää IATA:n vaarallisten aineiden määräysten (DGR) pakkausohjeen 965 kohdan II mukaisesti Li-poly-kennoille ja PI 968 Li-ion-kennoille erilliskuljetuksena. Suurin kenno valikoimassamme on T2, 9,25 Wh, selvästi alle 100 Wh:n rajan. Tämä tarkoittaa, että T2-kynät voidaan lähettää kohdan II mukaisesti ilman vaarallisten aineiden lisämaksua ja yksinkertaisella lähetysilmoituksella. Alle 2,7 Wh:n kynät (P2, F8, B1) on vapautettu suurimmasta osasta DG-dokumentaatiovaatimuksia.
Merirahdille kaikki lukukynämallit voidaan lähettää ei-vaarallisina tavaroina, jos SoC on alle 30 % ja pakkaus on suojattu oikosululta. Vakiomaisterilaatikkoomme sisältyy ESD-pussi ja kennoerotin, jotka täyttävät IMDG-koodin erityismääräyksen 188.
5. IEC 62133 ja pakettitason turvallisuusstandardi
IEC 62133-2:2017 on kansainvälinen standardi kannettaville litiumakuille, joita käytetään koti- ja toimistolaitteissa. Se kattaa kenno- ja pakettitason turvallisuuden. Kennotason testit sisältävät epänormaalin latauksen, ulkoisen oikosulun, vapaan putoamisen, lämpöväkivallan, murskauksen ja matalan paineen. Pakettitason testit sisältävät ylilatauksen, alijännitteen, tärinän, iskun ja putoamisen.
Jokaisella toimittamallamme lukukynämallilla on voimassa oleva IEC 62133-2 -sertifikaatti TUV SUD:lta tai Intertekiltä. Sertifikaatin laajuus kattaa kennon, BMS:n ja paketin kokoonpanon. Uusiminen on vuosittainen 4 500–7 800 dollarin kustannus mallia kohti testauslaboratoriosta riippuen. Listaamme kaikki sertifikaatit tekniseen tiedostoon ja jaamme ne OEM-asiakkaiden kanssa pyynnöstä.
Standardeille UL 1642 / UL 2054 (Yhdysvaltojen markkinat) ja CSA E62133 (Kanada) meillä on lisäsertifikaatit malleille K7, KF1, L5, Q6, Q8, T2 ja Y6. UL-testisarja on samankaltainen kuin IEC 62133, mutta lisää aggressiivisemman lämpöväkivaltatestin 130 asteessa C. Saudi-Arabian SFDA:n, GCC GSO:n ja Brasilian INMETRO:n osalta IEC 62133 -sertifikaatti hyväksytään kansallisen lisätestauksen sijaan.
| Sertifikaatti | Laajuus | Mallit | Uusiminen |
|---|---|---|---|
| IEC 62133-2:2017 | Kenno + paketti | Kaikki 11 mallia | Vuosittain |
| UL 1642 | Kenno | K7, KF1, L5, Q6, Q8, T2, Y6 | 5 vuotta |
| UL 2054 | Paketti | K7, KF1, L5, Q6, Q8, T2, Y6 | Vuosittain |
| UN38.3 | Kuljetus | Kaikki 11 mallia | 3 vuotta |
6. Käyttöturvallisuustiedote ja Prop 65 -vaatimustenmukaisuus
Käyttöturvallisuustiedote (MSDS / SDS) vaaditaan jokaiselle rajojen yli kuljetettavalle kennokemialliselle koostumukselle. Annamme 16-kohtaisen SDS:n GHS-muodossa jokaiselle kennoversiolle. SDS kattaa kemiallisen koostumuksen (LiCoO2-katodi, grafiitti-anodi, orgaaninen karbonaattielektrolyytti, PVDF-sideaine), ensiapuohjeet, sammutusohjeet (vesi on suositeltu sammutusaine, ei vaahto) ja hävitysohjeet.
Kalifornian Prop 65 vaatii varoitustarran, jos kenno sisältää tiettyjä kemikaaleja yli jälkimäärän. Li-poly-kennomme eivät sisällä lyijyä, kadmiumia tai kuusiarvoista kromia Prop 65 -kynnysarvojen yli, mutta ne sisältävät kobolttia ja nikkeliä safe harbor -tasojen yli. Lisäämme Prop 65 -varoitustarran Kaliforniaan toimitettavaan vähittäismyyntipakkaukseen ja tarjoamme valinnaisen tarran OEM-asiakkaille, jotka toimittavat muihin Yhdysvaltain osavaltioihin.
EU:n REACH-asetuksen osalta kennon elektrolyytti sisältää etyleenikarbonaattia ja propyleenikarbonaattia, jotka molemmat on rekisteröity REACH-asetuksen mukaisesti ylävirran toimittajiemme kanssa. Emme käytä mitään SVHC-aineita yli 0,1 paino-/paino-%. Täydellinen REACH-ilmoitus on teknisessä tiedostossamme.
RoHS:n osalta kaikki lukukynän kennot ovat rajoitettujen aineiden kynnysarvojen alapuolella. Kennon navat ovat niklattua terästä, ei lyijyjuotetta. BMS-komponentit ovat lyijyttömiä. Materiaaliilmoituksemme on saatavilla pyynnöstä.
7. Sykli-ikä ja kenttävanheneminen
Sykli-ikä vaihtelee kemian ja purkaussyvyyden mukaan. Lukukynän käyttäjät tyypillisesti purkavat kennon 20–30 %:n SoC:hen ennen latausta, mikä on 70–80 %:n purkaussyvyys (DoD). 80 %:n DoD:llä Li-poly-kennomme tarjoavat 500–700 sykliä 80 %:n kapasiteetin säilytykseen. Li-ion-lieriökennomme tarjoavat 800–1 000 sykliä 80 %:n säilytykseen.
Käytännössä tämä tarkoittaa noin 18–24 kuukautta tyypillistä käyttöä Li-poly-kennolle ja 30–36 kuukautta Li-ion-kennolle. Sen jälkeen käyttöaika lyhenee huomattavasti ja kenno on vaihdettava. Tarjoamme akunvaihto-ohjelman OEM-asiakkaille 1,40–2,80 dollarilla kennolta mallista riippuen, ja vaihtokennolla on 12 kuukauden takuu. lukukynän akunvaihto-ohjelma -opas käsittelee ohjelmaa yksityiskohtaisesti.
Kennon turpoaminen on Li-poly-prismaattisten kennojen hallitseva kenttävikamuoto. Turpoaminen ilmenee tyypillisesti 18–24 kuukauden jälkeen ja johtuu elektrolyytin hajoamisesta. Arvostelemme kennot kestämään 5 %:n paksuuskasvun 500 syklin aikana; saapuvassa laadunvalvonnassa hylätään kennot, jotka ylittävät 8 %. lukukynän vianmäärityskäsikirja kattaa kenttätriagen.
8. Kuljetusluokitus ja vaaralliset aineet
Lukukynän kennot luokitellaan UN3480 (litiumakut) tai UN3481 (litiumakut laitteen kanssa pakattuna). Erilliskuljetettaville vaihtokennoillemme UN-numero on UN3480. Kynille, jotka lähetetään kenno asennettuna, UN-numero on UN3481.
IATA DGR:n mukaisessa lentorahdissa alle 2,7 Wh:n kennot on vapautettu suurimmasta osasta vaarallisten aineiden vaatimuksia (PI 965:n tai PI 968:n kohta II). 2,7–100 Wh:n kennot lähetetään kohdan II mukaisesti Shipper's Declaration for Dangerous Goods -ilmoituksella. Suurin kenno valikoimassamme on T2, 9,25 Wh, selvästi kohdan II rajoissa.
IMDG-koodin mukaisessa merirahdissa kaikki lukukynämallit lähetetään erityismääräyksen 188 nojalla, joka vapauttaa alle 100 Wh:n kennot suurimmasta osasta DG-vaatimuksia, kun ne on pakattu oikosulkusuojattuihin pakkauksiin. Master-laatikkoomme sisältyy ESD-pussi ja kennoerotin, jotka täyttävät SP 188:n.
EU:n tiekuljetuksissa ADR:n nojalla alle 100 Wh:n kennot on vapautettu SP 188:n mukaisesti. Yhdysvaltain maantiekuljetuksissa 49 CFR:n nojalla alle 300 Wh:n kennot on vapautettu SP 188:n nojalla. Mikään kennoistamme ei ylitä näitä kynnyksiä.
9. Käytöstä poistaminen ja WEEE
Lukukynien kennot on hävitettävä sertifioitujen elektroniikkaromun kierrättäjien kautta. EU:ssa WEEE-direktiivi edellyttää, että valmistaja rekisteröityy kussakin jäsenvaltiossa kansalliseen tuottajavastuujärjestelmään ja rahoittaa käytöstä poistettujen kynien keräyksen ja kierrätyksen. Olemme rekisteröityneet 18 EU:n jäsenvaltioon stiftung earin ja vastaavien tahojen kautta.
Yhdysvalloissa useimmilla osavaltioilla on elektroniikkaromun kierrätyslait. Teemme yhteistyötä Call2Recycle-järjestön kanssa kennojen kierrätyksessä ja tarjoamme ilmaisen palautusohjelman OEM-asiakkaille. lukukynän kierrätysohjelma EU WEEE -opas kattaa EU-ohjelman; lukukynän paristojen hävitysmääräykset -opas kattaa globaalin sääntelykentän.
Kennojen käsittely käyttöiän lopussa on kriittistä. Vaurioituneet tai turvonneet kennot on hävitettävä sertifioidun litiumkierrättäjän kautta, ei yhdyskuntajätteen mukana. Tekninen tiedostomme sisältää yhden sivun mittaisen hävitysoppaan, joka on käännetty 12 kielelle; OEM-asiakkaat voivat liittää oppaan vähittäismyyntipakkaukseensa.
10. Oikean akun valinta ohjelmaasi
3 000–5 000 yksikön OEM-ohjelmassa mallien välinen valinta koskee pääasiassa käyttöaikaa ja kustannuksia. Jos kohdekäyttäjä on 4–6-vuotias lapsi kotona, oikea valinta on B1 (5 h) tai B2 (5,5 h). Jos kohde on 6–9-vuotias koululainen, parempi vaihtoehto on K7 / KF1 (6 h) tai Q6 (6,5 h). Pitkiin luokkakäyttöön tai koko päivän kynää kuormittaviin englannin kielen oppimisen ohjelmiin ainoa järkevä valinta on L5 (8,5 h) tai T2 (14 h).
Yli 30 000 yksikön ohjelmassa, jossa materiaalikustannus (BOM) on ratkaisevin tekijä, B1 ja B2 osuvat makeaan kohtaan: 0,55–0,70 dollarin BOM-kustannus kennolle ja BMS:lle yhteensä. Premium-ohjelmissa, joissa syklikestävyys on tärkeämpää, K7 / KF1 / T2 tarjoavat sylinterikennoillaan 30–40 % pidemmän käyttöiän.
Lisätietoja toimitusketjusta on lukukynän akkukennon toimittajan auditointi -artikkelissa, jossa kerrotaan, miten kvalifioimme kennonvalmistajat. OEM-akkuräätälöinnistä kertoo akkuräätälöintikapasiteetti -ostajan opas.
Visuaalista vertailua varten esitämme 11 lukukynämallin energiakäyttöaikakartan. Suuremmat kennot tarjoavat enemmän Wh:ta, mutta myös enemmän massaa. Kompromissit on havainnollistettu seuraavassa kaaviossa.
