Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik "flache" Batterie <10mm gesucht, die 60mA Entladestrom aushält


von Joachim S. (mithotyn)


Lesenswert?

Hi!

Ich bin auf der Suche nach einer Batterie, die in ihrer Bauhöhe <10mm 
ist und wie im Titel geschrieben kurzzeitig (~2min) 60mA Entladestrom 
zulässt.

Insg. benötige ich 5V Spannung. Es kann aber ggf. noch ein Step-Up 
Wandler eingesetzt werden.

Die Batterie soll "Outdoor" geeignet sein, heißt geringe Selbstentladung 
und möglichst auch bei Kälte funktionieren.

Ich hatte mir erst Lithium-Knopfzellen (CR2450) angeschaut, die soweit 
den Ansprüchen genügen würden. Bis auf dass sie nominal nur mit 0,2mA 
entladen werden dürfen.

Gibt es da was anderes passendes?

Was würde passieren, wenn ich 10 Knopfzellen paralell schalte und die 
60mA dranhänge?

Danke und Gruß
Joachim

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


Angehängte Dateien:

Lesenswert?

Joachim Schmidt schrieb:
> Ich bin auf der Suche nach einer Batterie, die in ihrer Bauhöhe <10mm
> ist und wie im Titel geschrieben kurzzeitig (~2min) 60mA Entladestrom
> zulässt.

Sind die 6mm inklusive Gehäuse?

Es kommen in Frage:

Typ        Kapazität  Höhe  Ø    (alle 3V)
           in mAh      in mm
CR2032     210        3,2   20
CR2330     265        3,0   23
CR2450     550        5,0   24,5
BR3032     500        3,2   30
CR2477     1000       7,7   24,5
...

Diese sind allerdings alle nur für ein paar Dutzend mA spezifiziert, es 
wird gerade so gehen.


> Insg. benötige ich 5V Spannung. Es kann aber ggf. noch ein Step-Up
> Wandler eingesetzt werden.

Ein Low-Drop-Linearregler von 6V auf 5V dürfte die Beste Möglichkeit 
sein. Ist einfach zu realisieren und evtl. kannst du die Schaltung auch 
direkt mit 6 Volt versorgen, dann sparst du den Regler ganz.
Auch ist der Standby-Verbrauch i.d.R. niedriger, als bei einem StepUp.

Bei einem Verbraucher von 60 mA und 5 V ergibt sich:
60 mA * 5 V = 300 mW
Am Ende der Lebensdauer hat die Batterie noch 2,5 Volt. Das ergibt bei 
einem StepUp einen Batteriestrom von:
300 mW / 2,5 V = 120 mA

Das ist zuviel für die meisten Zellen, außerdem wird die Spannung durch 
den Strom und den Innenwiderstand weiter einbrechen und der Strom weiter 
hochgehen.


> Die Batterie soll "Outdoor" geeignet sein, heißt geringe Selbstentladung
> und möglichst auch bei Kälte funktionieren.

Dafür ist eine Lithium-Batterie recht gut geeignet. Aber die Kälte macht 
auch ihr zu schaffen, die Spannung bricht dann ein. =>Datenblatt


> Ich hatte mir erst Lithium-Knopfzellen (CR2450) angeschaut, die soweit
> den Ansprüchen genügen würden. Bis auf dass sie nominal nur mit 0,2mA
> entladen werden dürfen.

Kurzzeitig (15s) dürfen sie auch mit 100Ω belastet werden, siehe 
angehängtes Sony-Datenblatt, das sind immerhin 30 mA.


> Was würde passieren, wenn ich 10 Knopfzellen paralell schalte und die
> 60mA dranhänge?

Ich würde es erstmal mit zwei Knopfzellen parallel probieren. Nur weil 
es nicht spezifiziert ist, heißt es nicht, dass es nicht funktioniert. 
Je mehr Kapazität die Zelle hat, desto weniger macht ihr der Strom aus, 
also große Zellen nehmen.


Viele Grüße,
Alexander Schmidt (esko)

von Joachim S. (mithotyn)


Lesenswert?

Hmm...

Ich hatte eh vor 10 Zellen einzubauen. Bei 6V Spannungsversorgung wären 
das 5 paralell und das zweimal in Serie.

Also rechnen wir wenn, dann mit der CR2450 Zelle (560mAh).

Ich hab schon 10 bestellt, also kann ich das mal testen.

Was kann den schlimmstenfalls passieren? Dass die Spannung völlig 
wegbricht und/oder die Zellen sich ruckzuck leeren? Also an sicht ist's 
ungefährlich?

Gruß Joachim

von Bernd K. (bmk)


Lesenswert?

Knopfzellen sind nur für geringe Entladestromstärken konzipiert,
idR für 0,5mA. Darüber hinaus nimmt die entnehmbare Kapazität
stark ab. Das ist aber noch nicht alles: Durch den hohen Innen-
widerstand von 25 Ohm (neu) geht die Zellenspannung in die Knie.
Bei 60 mA steht dann statt 3V nur noch 1,5V zur Verfügung.

Ich würde da mal LiPo Zellen vorschlagen. Nimmt man 2 davon
http://www.pollin.de/shop/dt/MzMwOTI3OTk-/Stromversorgung/Akkus/LiIon_Akkus/Lithium_Ionen_Akku_HUAWEI_HBC80S.html

und packt die übereinander, ist die Höhe mit 9,2mm noch im Rahmen.
Und dann in Reihe schalten ergibt 5,5V...8V (entladen/geladen)
Muss man sich natürlich mit der Ladetechnik beschäftigen.

Ja und natürlich ein LowDrop Regler, wie bereits erwähnt, etwa dieser:
http://www.reichelt.de/?ARTICLE=115976;

Gibt stabile 5V mit gutem Wirkungsgrad dank geringer Spannungsdifferenz
Eingang zu Ausgang.

von Dave N. (Firma: Geknechteter Pennäler) (schueler-bubi)


Lesenswert?

Moin,

was spricht gegen einen Li-Ion Akku? Billig und leicht zu beschaffen.
Einer (3.7V) und ein Step-Up oder zwei Stück in Reihe? Die Dinger, wie 
z.B. im Handy, sind doch unter 10mm dick und  die Selbstentladung ist 
wohl nicht allzu heftig. Über 60mA dürften die nur lachen, denke ich.

Tschüss
Dave

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Joachim Schmidt schrieb:

> Ich bin auf der Suche nach einer Batterie, die in ihrer Bauhöhe <10mm
> ist und wie im Titel geschrieben kurzzeitig (~2min) 60mA Entladestrom
> zulässt.

Wenn 11mm noch tolerabel sind, könnte man normale Mikrozellen
nehmen. Die gibts in AlkaliMangan, Nickel und Lithium. Für
den gewünschten Ladestrom sind alle diese Zellentypen problem-
los geeignet; die Kälteeignung müsste man nach Datenblatt
überprüfen. Der Vorteil wäre, das diese Zellen überall leicht
erhältlich sind.
Gruss
Harald

von Joachim S. (mithotyn)


Lesenswert?

Danke für die Antworten bisher!

Gegen Li-Ion spricht der Pflegeaufwand.

Die Knopfzellen waren (nach Milchmädchenrechnung) so dimensioniert, dass 
sie > 2 Jahre ohne Austausch überstanden hätten. Beeinflusst hätte das 
dank der geringen Selbstentladung hauptsächlich die Häufigkeit der 
Nutzung.

Bei den Li-Ion muss ich regelmäßig nachschauen, da die kontinuierliche 
Selbstentladung hier der maßgebliche Faktor ist. Und ich muss die Zellen 
ausbauen, laden und wieder einbauen, es sei denn ich halte einen Satz 
zum Wechseln vor.

Plus das Ladegerät, welches ich nicht habe und die Zeit die das Pflegen 
in Anspruch nimmt.

Normale AAA Batterien sind deshalb durchaus wieder "im Rennen", auch 
wenn die angedachte Bauhöhe von 6mm dadurch auf 12mm verdoppelt wird. 
Unschön, aber wohl der beste Kompromiss in Bezug auf Beschaffung/Wartung 
der Spannungsquelle.

Gruß Joachim

von Anja (Gast)


Lesenswert?

Joachim Schmidt schrieb:
> Normale AAA Batterien sind deshalb durchaus wieder "im Rennen", auch
> wenn die angedachte Bauhöhe von 6mm dadurch auf 12mm verdoppelt wird.

Es gibt auch AAAA -Batterien (LR61-Zellen) mit 8mm Durchmesser. Das sind 
die Zellen von denen 6 Stück im 9V-Block verbaut sind.

Gruß Anja

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Anja schrieb:
> Es gibt auch AAAA -Batterien (LR61-Zellen) mit 8mm Durchmesser. Das sind
> die Zellen von denen 6 Stück im 9V-Block verbaut sind.

Gute Idee oder "Flachmänner" 4LR61 
http://www.reichelt.de/Alkalinebatterien/GP-AL-FLAT/3/index.html?;ACTION=3;LA=446;ARTICLE=80774;GROUPID=1027;artnr=GP-AL+FLAT;SID=12ULYfpH8AAAIAAEq6zc82cb2c39b5f51c460f4ad548eae30870b

Abmessungen sind rund 36x48x9,2mm³ bei 6V und etwa 500mAh.

von Bernhard S. (b_spitzer)


Lesenswert?

Eine AAA-Zelle hat auch nur 10mm Durchmesser. Davon 4 Batterien in Reihe 
oder 5 Eneloop-Akkus.

von Stefan S. (novafly)


Lesenswert?

Hallo Joachim,
nimm einzellige LiPo-Zellen (z.B. von SLS: 
http://www.stefansliposhop.de/liposhop/sls-apl/sls-apl-mini:::69_86.html), 
wie sie im Modellbau auch eingesetzt werden.

Wenn dir die 4,2V Ladeschlussspannung nicht reichen, kannst du ja noch 
mit einem Steip-UP auf 5V gehen. Die Zellen sind mit 7mm Dicke 
angegeben, allerdings zählt da der Kunstoffhalter vorne mit. Wenn du den 
also entfernst, kommst du auf bzw. unter die geforderten 6mm.

Die Zellen gibts in dem Format bis 500mAh Kapazität! Beim Laden dürfen 
sie halt nicht mehr als 4,2V abbekommen, dafür musst du sorgen. Im 
einfachsten Falle schützt eine Z-Diode oder, wenn vorhanden, das 
passende Ladegerät, was den Zellentyp kann!

Viele Grüße
Stefan

von Stefan S. (novafly)


Lesenswert?

Ach ja,
die Teile gibts natürlich auch in der Bucht:
http://www.ebay.de/sch/i.html?_nkw=lipo+3%2C7v&_sacat=0&_odkw=ladeger%C3%A4t+3%2C7v&_osacat=0&_from=R40

Da findest du auch die passenden Ladegeräte dazu. Ist zwar nichts für 
den großen Anspruch (also keien µP-gesteuerten Geräte), aber das 
benötigst du ja auch nicht.

Wenn du einfach mehrere Zellen parallel laden willst (Ersatzakku, wenn 
du unterwegs bist), kannst du die einfach parallel schalten. Die Stecker 
an den Zellen haben eine Pinabstand von 2.54mm, also Standard 
Stiftleistenformat.

Gruß
Stefan

von Bernd K. (bmk)


Lesenswert?

Bernhard Spitzer schrieb:
> Eine AAA-Zelle hat auch nur 10mm Durchmesser. Davon 4 Batterien in Reihe
> oder 5 Eneloop-Akkus.

Das ist die übliche Denke: 4x1,5V = 6V (Alkali) und 5x1,2V = 6V (NiMH)
Leider zu kurz gedacht, nur mit der Nennspannung zu rechnen.

Für die richtige Konzeption betrachte man sich zuerst die Kennlinien:
http://www.jens-seiler.de/bastelecke/akkus/akkuvsbatterie.gif

Ein vernünftiger Ansatz ist, mit der Zellenspannung bei ca 95% Entladung
zu rechnen. Die liegt bei Alkali Zellen bei 0,9V und NiMh bei 1,1V.

Damit der LowDrop Regler noch 5V am Ausgang liefern kann, sollte die
Eingangsspannung nicht unter 5,4...5,5V liegen. Und hierfür benötigt
man bei Alkali Zellen 6x0,9V = 5,4V und bei NiMH 5x1,1V = 5,5V.

von Manni (Gast)


Lesenswert?

Nimm doch 2477 die liegen im Rahmen. Den kurzfristgen Strombdarf über 
nen C abdecken. Leider hast du nicht gesagt wofür es ist. Das Problem 
2Min lang 60mA, werden die die ganze Zeit benötigt oder nur im Impuls 
bis 60mA.
 ggf den C Goldcap in Ruhe aufladen, dann die 2Min arbeiten lassen.
 Aber bei Minusgraden machen die Knopfzellen auch schnell schlapp.

von Harald W. (wilhelms)


Lesenswert?

Anja schrieb:
> Joachim Schmidt schrieb:
>> Normale AAA Batterien sind deshalb durchaus wieder "im Rennen", auch
>> wenn die angedachte Bauhöhe von 6mm dadurch auf 12mm verdoppelt wird.
>
> Es gibt auch AAAA -Batterien (LR61-Zellen) mit 8mm Durchmesser. Das sind
> die Zellen von denen 6 Stück im 9V-Block verbaut sind.

Da sind 60mA aber auch schon grenzwertig.
Gruss
Harald

von m.n. (Gast)


Lesenswert?

Bernd K. schrieb:
> Für die richtige Konzeption betrachte man sich zuerst die Kennlinien:
> http://www.jens-seiler.de/bastelecke/akkus/akkuvsb...

... und baut seine Schaltung so, dass sie von 4,5 - 6V arbeitet. Das ist 
effizienter, als irgendwelchen Kennlinien hinterherzurennen.
Da die Schaltung auch bei 'Kälte'(?) funktionieren soll, sind zusätzlich 
größere Toleranzen erforderlich.
Oder man nimmt eine deutlich höhere Batteriespannung (9-12V) und einen 
nachfolgenden step-down Wandler; oder 3V und einen step-up Wandler.

Bitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.