Utilizzo delle batterie ricaricabili del marchio Nichicon SLB nelle applicazioni IoT

Autosufficienza energetica, ossia Energy Harvesting

Vantaggi tecnologici delle batterie ricaricabili SLB del marchio Nichicon:

  • Vita utile prolungata e sicurezza
  • Intensità della corrente di carica e scarica
  • Resistenza alle condizioni ambientali
  • Energy harvesting, è tempo di realizzare il sogno di Tesla

L’Internet of Things, ossia le tecnologie IoT, ci accompagnano da anni. Anche se molti beneficiari di questi dispositivi potrebbero non rendersi conto di quanta comodità debbano ai piccoli dispositivi ad alta efficienza energetica che eseguono misurazioni e calcoli complessi nel nostro ambiente quotidiano. Consentono di raccogliere dati precisi sul traffico stradale, il meteo, la qualità dell’aria nelle città, lo stato della nostra salute; migliorano l’inoltro delle spedizioni dei corrieri, la raccolta degli ordini dai magazzini, il trasporto stradale, ferroviario e persino aereo, inoltre garantiscono la sicurezza nella nostra casa e sul posto di lavoro. E tutto ciò prima di passare alle comodità che scaturiscono dai dispositivi di tipo smart: sensori di attività fisica, automazione domestica, ecc. Alla base di tutte queste tecnologie vi sono i chip di comunicazione wireless ad alta efficienza energetica, basati su moduli Bluetooth BLE o LoRa, alimentati mediante fonti di energia miniaturizzate, ma molto efficienti.

Attualmente è nel campo dei metodi di alimentazione mobile che sta avvenendo la rivoluzione tecnologica. Fino a poco tempo fa il principale freno al progresso non erano le capacità dei circuiti integrati, ma le tecniche per fornire loro energia sufficiente. Tra i metodi di immagazzinamento più moderni spiccano le soluzioni miniaturizzate, utilizzate in sensori remoti o dispositivi personali come quelli di tipo wearable. Vi sono centinaia di prodotti disponibili sui mercati globali dedicati a tali applicazioni, ma pochi di essi corrispondono ai parametri offerti dalle batterie agli ioni di litio del marchio Nichicon, raggruppate nella serie SLB. Si basano sulla tecnologia SCiB™ sviluppata dalla Toshiba, utilizzata principalmente per la produzione di magazzini di energia ad alta corrente. Nella versione miniaturizzata, prodotta dall’azienda Nichicon, mantengono i propri eccellenti parametri elettrici, tuttavia sono state racchiuse in alloggiamenti delle dimensioni di un piccolo condensatore elettrolitico.

Il fornitore giapponese, specializzato nella produzione di componenti per sistemi di alimentazione e amplificazione ha introdotto nella propria offerta la serie SLB per i produttori di dispositivi portatili, sensori industriali e beni di consumo. Queste batterie ricaricabili permettono di massimizzare l’efficienza dell’accumulo di energia in piccoli sistemi alimentati tradizionalmente, o utilizzando i cosiddetti metodi di energy harvesting.

Vantaggi tecnologici delle batterie ricaricabili SLB del marchio Nichicon


Celle in miniatura della serie SLB rispetto alle dimensioni di una normale penna a sfera.

Prima di concentrarci sulle possibilità offerte dalle batterie della serie SLB, diamo un’occhiata alle loro caratteristiche. Rispetto alle soluzioni standard, per le quali la cella media di formato 18650 può essere presa come esempio, i prodotti del marchio Nichicon si distinguono praticamente in ogni campo. Sono progettati per soddisfare le elevate esigenze non solo in termini di dimensioni, ma anche di parametri elettrici e resistenza fisica.

Vita utile prolungata e sicurezza

Le celle SLB assicurano una vita utile di 25.000 cicli di carica/scarica. Grazie a questa caratteristica, possono essere utilizzate in circuiti cui viene fornita energia esterna in modo irregolare, periodico o anche sporadico. Ad esempio può trattarsi di dispositivi che utilizzano pannelli fotovoltaici o turbine eoliche in miniatura, o prodotti di consumo, collocati nel caricabatterie solo quando è comodo per l’utente. Diversi cicli di carica della batteria durante il giorno (ad es. causati da nuvolosità o vento variabile) non influiranno in modo significativo sulle capacità di accumulo di energia delle celle SLB.

Intensità della corrente di carica e scarica

Degne di nota sono le attuali capacità delle batterie ricaricabili del marchio Nichicon. La loro corrente di carica/scarica raggiunge il coefficiente 20C, ossia 20 volte la capacità della batteria divisa per 1h. Ciò significa che per il modello SLB12400L1511CV (150mAh), la corrente addotta e consumata può essere di persino 150mA * 20 = 3A. Quando si effettua la carica con tali parametri, la piena saturazione della cella con energia verrà raggiunta dopo un’inondazione di 3 minuti. Al contrario, la batteria potrà fornire elevati valori di corrente in un breve periodo di tempo, ad es. per accendere l’illuminazione / allarme, inviare un messaggio utilizzando un modulo radio a lungo raggio ecc. In combinazione con la lunga durata, questa caratteristica consente di costruire dispositivi che saranno: a) ricaricati solo periodicamente (durante la manutenzione, durante la lettura del valore del contatore), utilizzando l’energia accumulata con parsimonia su base giornaliera; b) o caricati gradualmente, ad es. per mezzo di una piccola cella solare, ma in determinate condizioni in grado di avviare non solo circuiti elettronici, ma anche elementi elettromeccanici come servomeccanismi, elettrovalvole ecc.

Resistente alle condizioni ambientali

Come abbiamo già suggerito, molte delle applicazioni in cui le celle della serie SLB sono e saranno utilizzate sono associate a condizioni ambientali difficili. Questo vale sia per i sensori remoti utilizzati in agricoltura, sia per i dispositivi di consumo di tipo wearable, ossia l’elettronica indossata a contatto con il corpo, come braccialetti medici, tag di posizione o orologi del tipo smart watch. Pertanto, una caratteristica particolarmente importante delle batterie agli ioni di litio del marchio Nichicon è la loro tolleranza termica. Questi articoli possono operare a temperature nell’intervallo da -30°C a 60°C. Inoltre, anche in caso di superamento di questi parametri, gli articoli sono caratterizzati da una bassissima probabilità di guasto, accensione spontanea o esplosione. Questa sarà una caratteristica particolarmente importante per i produttori di dispositivi di consumo.

Energy harvesting, è tempo di realizzare il sogno di Tesla

Una delle storie più popolari sulle origini dell’elettronica è il progetto di Nicola Tesla: una rete su larga scala che mirerebbe a distribuire elettricità in modalità wireless. E sebbene il progetto non sia mai uscito dalla fase di prototipo dimostrativo, che oggi chiameremmo proof of concept, la tecnologia moderna in una certa misura legittima il concetto dell’inventore serbo. Oggi, nell’era dei circuiti IoT (Internet of Things) ad alta efficienza energetica, la progettazione di dispositivi alimentati tramite l’aria non sembra più un sogno irrealizzabile.

Le tecnologie raggruppate sotto il termine energy harvesting comprendono una serie di metodi per ottenere piccole quantità di energia dall’ambiente. Tra queste soluzioni “classiche” vi sono soluzioni come celle fotovoltaiche e turbine eoliche, ma anche tecniche meno convenzionali. Oltre al movimento causato da fenomeni atmosferici, la fonte di energia può essere praticamente qualsiasi flusso di gas e liquidi, che si verifica ad esempio nelle tubature dell’acqua, nelle tubature fognarie, nonché in prossimità di strade o nei condotti dell’aria condizionata. I materiali piezoelettrici vengono inoltre utilizzati per aggregare l’energia, grazie alla quale la tensione è generata da una pressione variabile (ad es. su marciapiedi o strade). Con l’evolversi della tecnologia IoT, anche le fonti termoelettriche, basate sul fenomeno di Peltier, vengono sempre più comunemente utilizzate per sfruttare la differenza di temperatura (ad es. tra l’atmosfera e la sorgente termale, l’approvvigionamento di acqua calda e persino il corpo umano) per produrre piccole correnti elettriche. Piccole, ma sufficienti per alimentare, ad es. moduli Bluetooth di tipo BLE. Infine, va menzionato il metodo più vicino all’idea di Tesla: ottenere energia dalle onde radio. RF harvesting per i segnali radio onnipresenti della sorgente corrente (WiFi, TV e persino segnali satellitari).

Le batterie Nichicon SLB assicurano parametri ideali per le esigenze dei dispositivi che utilizzano la tecnologia energy harvesting. Poiché possono essere caricate con correnti non solo molto elevate, ma anche molto basse (per il modello SLB03070LR351BS si tratta di 3.5μA), possono essere implementate in circuiti utilizzando le soluzioni sopra descritte. Ciò significa la costruzione di un tipo completamente nuovo di dispositivi elettronici – autosufficienti. Di conseguenza, ciò significa enormi risparmi legati alle limitate esigenze di costruzione di infrastrutture elettriche e manutenzione, nonché la capacità di costruire reti scalabili e complesse sia nell’industria (commercio, stoccaggio, spedizione) che negli spazi pubblici (sistemi di gestione del traffico, trasporto pubblico, reti di sensori meteorologici e sismici, ecc.). Beacons o sensori ambientali alimentati mediante celle SLB del marcio Nichicon (caricati utilizzando fonti di energia ampiamente disponibili) sono il prossimo passo verso un futuro computerizzato, sicuro e rispettoso dell’ambiente.

Testo redatto dalla Transfer Multisort Elektronik Sp. z o.o.

The original source of text: https://www.tme.eu/it/news/library-articles/page/45795/utilizzo-delle-batterie-ricaricabili-del-marchio-nichicon-slb-nelle-applicazioni-iot/

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