Die Batteriespannung (Li-SOCl) variiert mit der Ausrichtung

Wir verwenden diese 3,6-V-Lithiumbatterie (ER14505) , um die Mikrocontrollerschaltung in einem unserer Geräte mit Strom zu versorgen. Das Gerät kann den Batteriestand anzeigen. Da die Spannungsschwelle des Controllers bei 2,7 V liegt, verwenden wir den Bereich von 2,9 V bis 3,5 V, um 0 bis 100% anzuzeigen (die Batterie sollte bei 0% ausgetauscht werden).

Beim Testen des Geräts stellten wir einige sporadische Rückgänge im Bereich von 20-40% fest, die wir nicht erklären konnten. Bei unserer Untersuchung haben wir festgestellt, dass die Batteriespannung je nach Ausrichtung des Geräts bis zu 200 mV beträgt!

Also schnappten wir uns eine einzelne Batterie und ein Multimeter und machten einige Tests:

• Ohne Last bleibt die Spannung gleich
• Mit einer Last von 150 Ohm (22 mA bei 3,3 V) konnten wir bestätigen, dass sich die Spannung von der Best-Case-Ausrichtung zur Worst-Case-Ausrichtung um fast 200 mV ändert
• "Frische" Batterien sind nicht so stark betroffen wie Zellen, die seit einiger Zeit in Gebrauch sind (immer noch ca. 3,6 V ohne Last)

Ich habe bei Google versucht, Informationen zu diesem Phänomen zu sammeln, konnte jedoch nichts Nützliches finden.

Hat jemand Informationen darüber, was genau passiert, welche Batterietypen betroffen sind oder ob wir etwas Offensichtliches vermissen?

Ok, nach einigen zusätzlichen Nachforschungen habe ich einige nützliche Informationen von anderen Herstellern gefunden. Ich werde nur einige Punkte von Interesse anführen.

Aus der Technischen Broschüre LTC-Batterien

Je nach mechanischem Zelldesign und Systemeigenschaften besteht eine gewisse Abhängigkeit der verfügbaren Kapazität von der Zellorientierung während der Entladung. Der Effekt wird durch die Tendenz des Elektrolyten verursacht, sich in den leeren und inaktiven Raum der Batterie zu bewegen, wenn die Ausrichtung von der Vorzugsrichtung abweicht. Die Kapillarwirkung der Kathoden- und Separatorporen wirkt dieser Tendenz entgegen. Als Ergebnis ist der Orientierungseffekt kleiner für dünne Kathoden , als es für dickwandige und ist nicht einmal zu beobachten , wenn Entladeströme sehr niedrig sind oder wenn die Batterien werden während des Entladens bewegt [...]
Bei dem hohen Strom Ende, verfügbare Kapazität Große Zellen (C, D, DD) sind betroffen, wenn die Batterien verkehrt herum entladen werden. Daher sollte diese Ausrichtung nach Möglichkeit vermieden werden.

Aus dem Handbuch Primäre Lithium-Zylinderzellen - VARTA

Bei verkehrter Installation wird die Kapazität kleinerer Baugrößen (1/2 AA, AA) weniger beeinflusst, unabhängig davon, ob der Entladestrom hoch, nominal oder niedrig ist. Die Kapazität größerer Größe (C, D) ist jedoch insbesondere bei höheren Entladeströmen betroffen. Bei umgekehrter Installation befinden sich Lithium und Kathode in einem festen Bereich, während der Elektrolyt in diesem Fall auf den Boden fällt. Oben auf der Zelle befindet sich ein Raum, in dem ein Bereich zwischen Anode und Kathode frei bleibt, der nicht vom Elektrolyten bedeckt ist. Größere Zellen haben einen größeren leeren Raum, so dass die Kapazitätsverringerung bei verkehrter Installation höher ist als bei Zellen kleinerer Größe. (Ungefähr 20 ~ 40% seiner Kapazität bei gleichem höheren Entladestrom.)

Während wir nicht "am Hochstromende" sind und eine AA-Zelle verwenden, bestätigen die Messungen von oben, dass "auf dem Kopf stehend" die schlechteste Ausrichtung ist.

Bei der Verwendung von Lithium-Thionyl-Chlorid-Zellen ist die Orientierung also absolut wichtig. Lernen hört nie auf ...