Hearables und Wearables
Mehr Gestaltungsfreiräume dank Mikrobatterien
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Sicherheit durch Current Interruption Device
Während die Elektrodenkonstruktion dieser Batterie bei der Herstellung einer Zelle mit hoher Energiedichte eine wichtige Rolle spielt, muss beachtet werden, dass die zugehörige elektronische Schaltung ebenfalls klein sein muss. Die Zelle erfordert nur eine gewöhnliche Schaltungsschutzeinrichtung, die zu geringen Kosten mit Komponenten von Anbietern wie Texas Instruments und zwei passiven Komponenten realisiert werden kann. Es können beliebige Standard-Batterielade-ICs verwendet werden, um den Ladevorgang der Zelle zu steuern. Die Grundfläche dieser Schaltung ist wesentlich kleiner als die komplexe Leiterplatte, die üblicherweise in den kundenspezifischen Akkupacks eingebaut ist. Weiterhin muss die Peripherieschaltung nicht in der Nähe der Batterie platziert werden. Das gibt Systemdesignern hohe Freiheit zur Optimierung ihres Leiterplatten-Layouts und der mechanischen Konstruktion. Da die Lithium-Ionen-Knopfzelle selbst ein Standardteil ist und die Peripherie-Schaltung leicht mittels Standardkomponenten realisiert werden kann, können Gerätehersteller die Risiken vermeiden, die mit individuell entwickelter Akkupacks verbunden sind.
Die Zellen bieten einen integrierten Schutzmechanismus, unabhängig von einem externen Schaltkreis, der die Zelle trennt, bevor ein unsicherer Überstromzustand eintritt. Das stellt einen zusätzlichen Schutz für die Sicherheit des Benutzers dar. Diese Stromunterbrechungsvorrichtung (CID, Current Interruption Device) ist eine mechanische Sicherung: Wenn der Druck im Inneren der Zelle über einen bestimmten Wert steigt – wenn die Zelle beispielsweise mit zu hohem Strom oder zu hoher Spannung aufgeladen wird – trennen sich die oberen und unteren Gehäuseteile voneinander. Ein kleiner, kontrollierter Abstand genügt, um den Kreislauf zu unterbrechen und die Batterie dauerhaft abzuklemmen. Die Lithium-Ionen-Knopfzelle ist so die bevorzugte Batteriewahl für Hersteller extrem platzbeschränkter tragbarer Geräte, die eine hohe Energiekapazität von 50 mAh oder mehr benötigen. Sie ist nicht nur in Anwendungen im Konsumbereich zu finden, sondern auch in medizinischen Geräten zur Patientenüberwachung oder in Sensoren zur Erfassung der Vitaldaten (Puls, Temperatur, Sauerstoffsättigung) sowie in Industriegeräten, in denen Robustheit, hohe Kapazität und lange Lebensdauer wichtig sind.
Trends von Lithium-Knopfzellen mit kleinem Formfaktor
Hersteller von Endverbrauchergeräten fordern immer höhere Kapazität auf kleinem Raum. Der neueste Trend, der die Grenzen der Zellenkapazität erweitert, ist das True-Wireless-Headset: Die Ohrstöpsel haben weder eine Kabelverbindung untereinander noch zu ihrem drahtlosen Host-Service: Es gibt zwei Geräte – eines für jeden Ohrstöpsel – anstatt ein einziges Gerät in einem herkömmlichen drahtlosen Headset. Dies führt zu einem höheren Gesamtstrombedarf in der True-Wireless-Version, die eine eigene Batterie in jedem Ohrstöpsel erfordert.
Durch diese und andere Entwicklungen werden die Anforderungen für robuste, einfach zu montierende Batterien mit hoher Kapazität im Formfaktor einer Knopfzelle erfüllt. Die Lithium-Ionen-Knopfzelle wird sicherstellen, dass der Endverbraucher lange Laufzeiten zwischen Ladevorgängen sowie eine lange Lebenszyklusdauer und gleichzeitig die Vorteile der präzisen, hochautomatisierten Zellproduktion in Deutschland genießen kann.
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