¿Cómo funcionan las pilas recargables de 1,5 V?

Question

Hasta los últimos años, mi conocimiento era que el análogo recargable de las pilas de 1,5 V sólo tiene 1,2 V. Esto disminuía mucho su usabilidad (muchos aparatos no funcionaban bien con 1,2 V).

La causa de esta menor tensión era química y se consideraba un límite duro hasta hace algunos años.

Sin embargo, hoy en día hay muchos modelos de 1,5 V recargable pilas (de litio o de níquel). Lo he experimentado como un nuevo desarrollo, en los últimos años. Parece que hacen lo que declaran.

A veces van tan lejos que incluso tienen un conector USB para cargarlo, como éste:

Estas baterías se pueden cargar por USB (mucho más de 1,5 V), pero siguen dando 1,5 V. Otras pilas, sin conector USB, se pueden cargar con 1,5 V. En todos los aspectos parecen pilas de 1,5 V, salvo que parecen cargables.

¿Cómo funcionan? ¿Tal vez tengan algún circuito transformador de CC a CC integrado?

Answer 1

Las baterías que muestras utilizan internamente celdas de Li-ion e incluyen un reductor y un controlador de carga USB de 5V a Li-ion. Básicamente, son bancos de energía que emiten 1,5 V con un reductor en lugar de 5 V o 12 V con un elevador.

(¿Por qué? debe ¿la batería es de Li-ion? Para este factor de forma de celda específico [AA], una batería NiMH comparable sólo tiene 600-1000mAh (720 ~ 1200mWh.) Así que la química NiMH no podría alcanzar los 3500mWh a 1,5V (~2300mAh) en ese factor de forma: simplemente no es lo suficientemente densa. No ocurre lo mismo con el Li-ion, como vemos).

Este tipo de baterías de iones de litio de 1,5 V con carga externa existen desde hace tiempo, desde 2014, inicialmente fabricadas por la empresa china Kentli. La batería Kentli y sus competidoras utilizan una única célula de iones de litio de 3,7 V, con la electrónica alojada normalmente en un "sombrero" en el extremo (+). La batería de Kentli utiliza un "anillo" empotrado que se conecta directamente a la batería para cargarla en lugar de USB, por lo que requiere un cargador propio.

No obstante, las recargables de "1,5 V" más comunes parecen ser las microUSB, como la que has mostrado. Tu ejemplo parece ser de Poover una desafortunada transliteración del nombre de la empresa. (Tal vez sea "El recargable oficial del Bosque de los Cien Acres". Sí, eso es.)

Por otra parte, aquí hay un video teardown de un '1.5V' batería recargable basada en Li-ion que no utilizar USB o un conector propietario. En mi opinión, es más inteligente (carga con 5 V aplicados a través de un cargador pasivo alimentado con 5 V.) Ver https://www.youtube.com/watch?v=L62tCyOP06w y https://budgetlightforum.com/node/69034

Answer 2

¿Cómo funcionan? Creo que tal vez tengan algún circuito transformador de CC a CC integrado.

Correcto. Ha habido múltiples tipos en la última década que intenta funcionar como una batería omnipresente. Estos son sólo los últimos, gracias a la miniaturización de la electrónica. La pcb de 4 pulgadas de ayer es el CI de un solo chip del tamaño de una moneda de diez centavos de hoy.

Aunque no es por el que pregunta, aquí tiene dos similares. En https://lygte-info.dk/info/BatteryDisassembly18650usb%20UK.html es una pila de iones de litio recargable por USB. Tenga en cuenta que es de 3,7 V (salida nominal). Tiene un par de ICs de carga más ICs de protección, pero no tiene regulación de salida.

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Mientras que una versión más vieja requirió un 3ro contacto no estándar como anillo alrededor del contacto positivo para cargar la célula del Li-ion por separado, pero tiene un regulador incorporado de la conmutación para la salida 1.5V. En https://ripitapart.com/2014/12/06/teardown-of-kentli-ph5-1-5-v-li-ion-aa-battery/amp/

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Si combinas estos dos circuitos, obtienes el que preguntas, un li-ion recargable por usb con un regulador de conmutación de tensión de salida de 1,5V. El circuito se encarga de la protección de la batería y el bloqueo de baja tensión por lo que se obtiene prácticamente una vida completa a 1,5V en lugar de la lenta caída de tensión de un primario o células secundarias desnudas no reguladas. No es diferente de cualquier banco de alimentación USB, excepto por las especificaciones del voltaje que se utiliza.

Answer 3

Existen varias pilas AA de ión-litio con carga USB procedentes de China. Utilizan un inductor conmutado para regular la carga con un circuito integrado. Como el enchufe USB y el circuito de carga están dentro de la pila y ocupan espacio, la propia pila es más pequeña que una pila AA normal. Por lo tanto, la capacidad de estas pilas recargables de ión-litio es menor que la de una pila NiMH de tamaño equivalente.

Answer 4

Las diferentes químicas de las baterías tienen diferentes voltajes nominales y diferentes perfiles de descarga.

Lamentablemente, las pilas de níquel-cadmio e hidruro metálico de níquel tienen una tensión nominal de 1,2 V, algo inferior a los 1,5 V de las pilas alcalinas y de zinc-carbono tradicionales. La mayoría de los equipos lo toleran, pero algunos no.

A lo largo de los años ha habido intentos de sacar al mercado distintos productos químicos que se aproximaran más a los 1,5 V de las pilas no recargables tradicionales. Las dos que recuerdo fueron la "alcalina recargable" y la "níquel-zinc", pero ninguna parece haber tenido mucho éxito en el mercado. La primera tenía un ciclo de vida corto, mientras que la segunda sufría por la preocupación de que su voltaje más alto (1,6V nominal, hasta 1,8V totalmente cargada) pudiera dañar los equipos.

Los artículos que publica en su foto tienen un enfoque diferente, en lugar de exponer la célula en bruto directamente, por lo general utilizan una célula de iones de litio (voltaje nominal 3,7v) y luego incluyen un convertidor buck para convertir el voltaje de la célula a 1,5v.

La ventaja es que la tensión de salida ya no depende de la química de la batería, por lo que se obtiene una tensión estable de 1,5 V.

La preocupación obvia es que el convertidor buck producirá ruido eléctrico, algo que no esperan los diseñadores de equipos alimentados por baterías. Otra preocupación es la autodescarga provocada por el convertidor buck.

Mi otra preocupación es que estos dispositivos parecen venderse casi exclusivamente a través de sitios de mercado. Lo triste es que muchas de las cosas que se venden en esos sitios no son seguras o no cumplen las especificaciones impresas.