Вы полагаетесь на медицинские приборы для обеспечения точных и стабильных результатов даже в суровых условиях. Низкие температуры могут значительно снизить ёмкость аккумулятора и увеличить внутреннее сопротивление, что ставит под угрозу безопасность пациента и работоспособность устройства. Литий-ионные (Li-ion) химические вещества Высокая плотность энергии и стабильный выходной сигнал делают их идеальными для медицинского применения. При выборе следует учитывать как технические, так и нормативные факторы. Решения для низкотемпературных аккумуляторовПредварительный нагрев и терморегулирование помогают оптимизировать выходную мощность аккумулятора в критически важных медицинских учреждениях.
При температуре -18 °C (0 °F) большинство аккумуляторов обеспечивают лишь около 50 % своей номинальной емкости.
Специальные литий-ионные и никель-кадмиевые элементы испытывают проблемы с надежностью в холодных условиях.
Основные выводы
Низкие температуры могут снизить ёмкость аккумулятора до 50%. Для обеспечения надёжной работы выбирайте аккумуляторы, предназначенные для работы в условиях низких температур.
Перед использованием всегда проверяйте диапазон рабочих температур и плотность энергии аккумулятора. Это поможет предотвратить сбои в работе устройства и обеспечить безопасность пациента.
Выбирайте аккумуляторы с улучшенными функциями безопасности, такими как защита от перезаряда и перегрева. Это повышает надёжность медицинских приборов.
Рассмотрите возможность использования систем предварительного подогрева для поддержания производительности аккумулятора в холодных условиях. Это поможет избежать падения напряжения во время критически важных операций.
Убедитесь, что все аккумуляторы соответствуют необходимым сертификатам для медицинского применения. Соблюдение стандартов обеспечивает безопасность пациентов и надежность устройств.
Часть 1: Проблемы низких температур
1.1 Производительность аккумулятора
Вы сталкиваетесь со значительными трудностями при развертывании низкотемпературные батареи в медицинских приборах. При отрицательных температурах Водные аккумуляторы (АБ) часто не обеспечивают адекватной разрядной емкости и плотности мощностиЭто ограничение обусловлено более медленными химическими реакциями, сниженной подвижностью ионов и повышенной вязкостью электролита. Для литиевых аккумуляторов, таких как LiFePO4, NMC, LCO, LMO и LTO, наблюдается снижение ионной проводимости при температуре ниже 0°C. Межфазный слой твёрдого электролита (SEI) становится более резистивным, что увеличивает внутреннее сопротивление и сокращает срок службы. Физическое сжатие внутренних компонентов дополнительно затрудняет перенос электронов, повышая риск выхода аккумулятора из строя.
Более медленные химические реакции приводят к падению напряжения.
Длительное воздействие холода может привести к необратимым повреждениям, особенно в периоды простоя.
Повышенная вязкость и сопротивление снижают эффективность заряда и разряда.
Наконечник: Всегда проверяйте напряжение платформы и плотность энергии для каждого типа литиевого аккумулятора, прежде чем выбирать аккумулятор для работы в условиях низких температур. Например, LiFePO4 обеспечивает стабильный срок службы, но более низкую плотность энергии по сравнению с NMC.
1.2 Безопасность пациентов
При использовании низкотемпературных батарей необходимо уделять первостепенное внимание безопасности пациента. медицинские приборыСнижение выходного тока аккумулятора может поставить под угрозу надежность устройства, что может повлиять на критически важные функции, такие как мониторинг или доставка лекарств. Нестабильное электропитание может привести к отключению устройства или неточным показаниям. Эти риски распространяются и на другие области, включая робототехнику и системы безопасности, где надёжная работа имеет решающее значение.
Выход устройства из строя в холодных условиях может поставить под угрозу здоровье пациента.
Непредсказуемое поведение батареи может нарушить проведение медицинских процедур.
Соответствие 1.3
При выборе необходимо обеспечить соблюдение строгих нормативных стандартов. батареи для медицинских приборов Работает при температуре ниже 0 °C. Медицинские приборы должны соответствовать стандарту ANSI/AAMI ES 60601-1 по безопасности и производительности. Первичные аккумуляторные батареи должны соответствовать стандартам IEC 60086-4 и IEC 60086-5. Стандарт UL2054 распространяется на бытовые и коммерческие аккумуляторы. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) требует, чтобы литиевые аккумуляторы поставлялись с заводов, сертифицированных UL, и чтобы проводилась прослеживаемость для анализа отказов.
Стандарт | Область применения |
|---|---|
АНСИ/ААМИ ES 60601-1 | Безопасность медицинских приборов |
МЭК 60086-4 / 5 | Первичные батареи |
UL2054 | Бытовое/коммерческое использование |
FDA | Прослеживаемость литиевых батарей |
Соблюдая эти стандарты, вы защищаете пациентов и обеспечиваете надежность устройств. Перед интеграцией всегда проверяйте, соответствуют ли ваши низкотемпературные аккумуляторы всем необходимым сертификатам.
Часть 2: Решения для низкотемпературных аккумуляторов
Когда вы выбираете низкотемпературные аккумуляторные решения Для медицинских изделий необходимо понимать сильные и слабые стороны каждого химического вещества. Правильный выбор обеспечивает надежную работу в условиях низких температур, безопасность пациентов и соответствие строгим отраслевым стандартам.
2.1 Первичная химия лития
Первичные литиевые аккумуляторы, такие как LiSOCl₂, TLM, TLI, TL и TLH, обеспечивают превосходную производительность при экстремально низких температурах. Эти аккумуляторы часто встречаются в имплантируемых устройствах, хирургических инструментах и системах мониторинга холодовой цепи. LiSOCl₂ отличается широким диапазоном рабочих температур и высокой плотностью энергии.
Тип батареи | Диапазон рабочих температур |
|---|---|
LiSOCl₂ | от -40 до +85 °С |
Модифицированный LiSOCl₂ | от -80 до 125 °С |
LMO | от -55 до 85 °С |
Аккумуляторы LiSOCl₂ могут работать при температурах от -80 °C до 125 °C.
Аккумуляторы LMO выдерживают работу при температуре от -55 °C до 85 °C.
Вы получаете преимущество в виде высокой сохраняемости ёмкости при низких температурах. Например, при -20 °C первичные литиевые элементы обеспечивают ёмкость до 110 мА·ч·г⁻¹ со средней кулоновской эффективностью 99.6%. Даже при -40 °C вы сохраняете ёмкость 50 мА·ч·г⁻¹, что обеспечивает критически важные медицинские приложения в суровых условиях.
Примечание: Всегда соотносите температурный диапазон аккумулятора с требованиями вашего устройства, чтобы избежать потери производительности или выхода устройства из строя.
2.2 Литий-ионные варианты
Вы можете выбрать один из нескольких вариантов литий-ионных аккумуляторов для низкотемпературных аккумуляторов в медицинских устройствах. Каждый из них обладает уникальными преимуществами для различных областей применения.
Вариант | Напряжение (В) | Удельная энергия (Втч/кг) | Скорость заряда | Скорость разряда | Жизненный цикл | Приложения |
|---|---|---|---|---|---|---|
NCA | 3.60 (номинальный) | 200-260 | 0.7C | 1C | 500 | Медицинские приборы, промышленные приборы, электроприводы |
LTO | 2.40 (номинальный) | 65 | Быстрая зарядка | 10C | Высокий | Электроприводы, ИБП, освещение на солнечных батареях |
NMC | 3.60–3.70 (номинальный) | 150-220 | 0.7–1 ° C | 1–2 ° C | 1000-2000 | Электровелосипеды, медицинские приборы, электромобили, промышленные |
Аккумуляторы NCA обеспечивают высокую плотность энергии, что продлевает время работы устройств. Аккумуляторы LTO отличаются быстрой зарядкой и длительным сроком службы, что делает их подходящими для устройств, требующих частой подзарядки. Аккумуляторы NMC обеспечивают баланс между плотностью энергии и сроком службы, поддерживая широкий спектр медицинских и промышленных применений.
2.3 Альтернативная химия
Вы можете рассмотреть альтернативные химические решения, такие как твердотельные аккумуляторы (ASSB) для экстремально низких температур. В ASSB используются твердотельные электролиты, которые лучше переносят колебания температуры, чем жидкие. Эти аккумуляторы сохраняют разрядную ёмкость более 100 мА·ч·г⁻¹ при -60 °C и могут работать более 200 часов при этой температуре. Интерфейс «твёрдое тело/твёрдое тело» в ASSB снижает сопротивление переносу заряда и ускоряет электрохимические реакции, делая их более эффективными по сравнению с традиционными литий-ионными аккумуляторами при отрицательных температурах.
Системы ASSB обеспечивают стабильную работу в условиях экстремальных холодов.
Твердотельные электролиты повышают безопасность и надежность медицинских приборов.
2.4 Сравнение технологий
Вам необходимо сравнить решения для низкотемпературных аккумуляторов по производительности, безопасности и возможностям настройки. В таблице ниже представлены основные характеристики для медицинского применения:
Особенность | Польза |
|---|---|
Высокая плотность энергии (до 250 Вт·ч/кг) | Более длительное время использования, меньше замен батареек в медицинских устройствах |
Соответствие IP67 | Защита от пыли и воды, надежная работа в различных условиях |
Высокая термостойкость (+130 °C) | Сохраняет производительность в экстремальных условиях |
Исключительная надежность | Обеспечивает работоспособность критически важных медицинских устройств |
Индивидуальные электронные схемы | Адаптирует производительность и безопасность к конкретным требованиям |
Вы также можете заказать индивидуальные функции, такие как улучшенные схемы безопасности для защиты от перезаряда, перегрева и короткого замыкания. Проверенные стандарты безопасности, такие как UN38.3, UL и CE, гарантируют соответствие ваших устройств международным требованиям сертификации.
Наконечник: Индивидуальная настройка поможет вам легко интегрировать низкотемпературные аккумуляторные решения в ваши медицинские устройства, повышая как безопасность, так и производительность.
При оценке решений для низкотемпературных аккумуляторов всегда учитывайте конкретные потребности вашего применения. Медицинское оборудование, робототехника и Охранные системы Каждый из них требует различных характеристик эффективности. Понимание сильных сторон каждого химического вещества обеспечит надежную работу и безопасность пациентов в любых условиях. Проконсультируйтесь Large Power для нестандартные решения для аккумуляторов.
Часть 3: Выбор низкотемпературных аккумуляторов
3.1 Температурный диапазон
Для начала необходимо проверить температурный диапазон для каждого типа аккумулятора. Медицинские приборы часто работают в условиях, когда температура опускается ниже нуля или поднимается выше комнатной. Вам нужны аккумуляторы, способные выдерживать такие экстремальные температуры без потери производительности. В таблице ниже представлены минимальные и максимальные рабочие температуры для распространённых литиевых аккумуляторов:
Тип батареи | Минимальная температура | максимальная температура |
|---|---|---|
Стандартные литиевые батареи | -20 ° C | 60 ° C |
Низкотемпературный литий | -40 ° C | ARCXNUMX |
Высокотемпературный литий | ARCXNUMX | 85 ° C |
Диапазон рабочих температур аккумулятора должен соответствовать требованиям вашего устройства. Например, для имплантируемых медицинских устройств и систем мониторинга холодовой цепи часто требуются низкотемпературные литиевые аккумуляторы, надёжно работающие при температуре -40 °C. Для систем безопасности и робототехники также могут потребоваться аккумуляторы, хорошо работающие в условиях холодного хранения или на открытом воздухе.
Наконечник: Перед интеграцией всегда проверяйте температурные характеристики аккумулятора. Это поможет избежать сбоев устройства и обеспечит безопасность пациента.
3.2 Сохранение мощности
Необходимо оценить, сколько энергии аккумулятор сохраняет при низких температурах. Сохранение ёмкости измеряет процент от первоначальной ёмкости аккумулятора, доступный при работе устройства в холодных условиях. Литиевые аккумуляторы, такие как LiSOCl₂ и NMC, обычно сохраняют большую ёмкость при отрицательных температурах по сравнению со стандартными литий-ионными аккумуляторами.
Для обеспечения точных показаний и надежной работы медицинским приборам требуется стабильное сохранение емкости.
Промышленные и инфраструктурные приложения также выигрывают от использования аккумуляторов, сохраняющих высокую емкость в холодном климате.
Запросите данные испытаний у поставщика аккумуляторов. Выбирайте аккумуляторы, сохраняющие не менее 70% номинальной ёмкости при самой низкой ожидаемой рабочей температуре. Такой подход поможет вам поддерживать производительность устройства и снизить расходы на обслуживание.
3.3 Функции безопасности
При выборе аккумуляторов для медицинских устройств необходимо уделять первостепенное внимание функциям безопасности. Цепи безопасности защищают от перезаряда, перегрева и короткого замыкания. Эти функции снижают риск выхода устройства из строя и повышают безопасность пациента.
Литиевые аккумуляторные батареи медицинского назначения часто включают в себя встроенные схемы защиты.
Вам следует выбирать аккумуляторы с корпусом класса IP67, защищающим от пыли и воды.
Специальные электронные схемы могут повысить безопасность робототехники, систем безопасности и промышленного оборудования.
Alert: Никогда не жертвуйте безопасностью. Надёжная защита гарантирует безопасную работу ваших устройств в любых условиях.
3.4 Долголетие
Вам нужны аккумуляторы с длительным циклическим ресурсом и стабильной производительностью. Долговечность важна для медицинских устройств, требующих непрерывной работы, таких как имплантируемые мониторы и диагностическое оборудование. Литиевые аккумуляторы, такие как LTO и NMC, обладают длительным циклическим ресурсом, что снижает частоту замены и общую стоимость владения.
Устройства в медицинском, промышленном и инфраструктурном секторах выигрывают от использования аккумуляторов с увеличенным сроком службы.
Вам следует проверить данные производителя о сроке службы и условия гарантии.
Аккумулятор с большим сроком службы обеспечивает бесперебойный уход за пациентами и надежную работу критически важных систем.
Сертификация 3.5
Необходимо убедиться, что каждый аккумулятор соответствует строгим стандартам сертификации для медицинского применения. Сертификации подтверждают безопасность, надежность и соответствие аккумулятора отраслевым нормам. Для аккумуляторов, используемых в медицинских устройствах, предназначенных для холодного климата, обязательны следующие сертификаты:
АНСИ/ААМИ ES 60601-1: Общие требования к безопасности и эксплуатационным характеристикам медицинских изделий.
МЭК 60086-4: Безопасность литиевых батарей, гарантирующая безопасную эксплуатацию при предполагаемом использовании.
IEC 62133: Требования безопасности для вторичных литиевых элементов и батарей.
UL 1642: Стандарт безопасности для литиевых батарей.
ISO-7176 25: Требования к аккумуляторным батареям и зарядным устройствам для электрических инвалидных колясок.
Вам следует убедиться, что ваш поставщик аккумуляторов предоставляет документацию по каждой сертификации. Это защитит ваш бизнес от проблем с нормативными требованиями и обеспечит безопасность пациентов.
Примечание: Сертификация обязательна. Перед использованием аккумуляторов в медицинских, робототехнических, охранных или промышленных устройствах необходимо соблюдать все применимые стандарты.
Часть 4: Приложения и примеры использования
Низкотемпературные аккумуляторные решения играют важнейшую роль во многих медицинских и промышленных приложениях. Для устройств, работающих в суровых условиях, необходимы надежные источники питания. В таблице ниже представлены распространённые типы аккумуляторов и их рабочие диапазоны температур, что поможет вам выбрать оптимальный вариант для вашей области применения:
Тип батареи | Диапазон рабочих температур |
|---|---|
Литиевые батареи | -20 60 ° C до ° C |
Низкотемпературная литиевая батарея | -40 85 ° C до ° C |
Свинцово-кислотный/никель-металлгидридный | До -10°C |
4.1 Имплантируемые устройства
Имплантируемые медицинские устройства обеспечивают бесперебойную работу даже в условиях низких температур. Литиевые аккумуляторы Tadiran, например, используются в хирургических инструментах и имплантируемых мониторах. Эти аккумуляторы обеспечивают стабильную выходную мощность при низких температурах, обеспечивая безопасность пациента во время критически важных процедур. Низкотемпературный предварительный нагрев обеспечивает стабильную подачу энергии, особенно при хранении или использовании устройств в условиях низких температур. Вы также можете использовать передовые системы управления аккумуляторами (BMS) для контроля состояния аккумуляторов и продления срока их службы.
4.2 Диагностическое оборудование
Диагностическое оборудование часто используется в холодильных лабораториях или клиниках на открытом воздухе. Вам нужно батареи для холодной погоды которые сохраняют емкость и обеспечивают точные показания. Large Powerнизкотемпературные батареи Эффективно работают в условиях экстремально низких температур, обеспечивая работу портативных ультразвуковых аппаратов и анализаторов крови. Низкотемпературный предварительный нагрев и низкотемпературный нагрев повышают эффективность аккумуляторов, сокращая время простоя и необходимость в обслуживании. Эти решения также полезны для робототехники и систем безопасности, которым требуется надежное электропитание в холодильных камерах или полевых условиях.
Наконечник: Используйте низкотемпературные литиевые батареи со встроенной BMS для повышения безопасности и производительности диагностических устройств.
4.3 Мониторинг холодовой цепи
Биологические образцы и вакцины необходимо сохранять во время транспортировки. Системы мониторинга холодовой цепи используют низкотемпературные литиевые аккумуляторы для питания датчиков и регистраторов данных. Аккумуляторы Tadiran обеспечивают длительную работу при отрицательных температурах, что делает их идеальными для логистики и инфраструктуры. Низкотемпературный предварительный нагрев обеспечивает быструю активацию аккумуляторов, а низкотемпературный нагрев поддерживает оптимальную производительность на протяжении всей перевозки. Низкотемпературные аккумуляторы также подходят для промышленной и бытовой электроники, требующей стабильной работы в условиях низких температур.
Выбирая правильную технологию аккумуляторных батарей, вы защищаете чувствительные материалы и обеспечиваете соответствие отраслевым стандартам.
Часть 5: Низкотемпературный предварительный нагрев и интеграция
5.1 Решения для предварительного нагрева
Необходимо убедиться, что аккумуляторы медицинских устройств достигли оптимальной температуры перед эксплуатацией в условиях отрицательных температур. Предварительный нагрев помогает поддерживать производительность и продлевает срок службы аккумуляторов. В таблице ниже представлены распространённые стратегии предварительного нагрева:
Стратегия предварительного нагрева | Описание | Наши преимущества | Недостатки бонуса без депозита |
|---|---|---|---|
Внешний конвективный обогрев | Использует воздух для внешнего обогрева батареи. | Простая реализация | Может быть менее эффективным в условиях сильного холода |
Внешний кондуктивный нагрев | Переносит тепло посредством прямого контакта с теплой поверхностью. | Эффективная передача тепла | Требуется физический контакт |
Решения для внутреннего отопления | Включает нагревательные элементы внутри батареи. | Непосредственно нагревает батарею | Более сложный дизайн |
Встроенные нагревательные пленки позволяют предварительно разогреть аккумуляторы до безопасной рабочей температуры перед зарядкой. Интеллектуальные системы управления аккумуляторами (BMS) контролируют температуру и корректируют параметры зарядки, что повышает безопасность и продлевает срок службы аккумуляторов. В медицинских приложениях эти решения помогают предотвратить падение напряжения и обеспечивают надежную работу устройств.
Наконечник: Системы предварительного подогрева способны повышать температуру аккумулятора до 20 °C даже в условиях замерзания и поддерживать ее выше 10 °C в течение нескольких часов.
5.2 Управление температурным режимом
Управление температурой критически важно для безопасности и долговечности литий-ионных аккумуляторов в медицинских устройствах. Активное управление температурой снижает риск теплового разгона и обеспечивает стабильную работу элементов питания. Эффективное управление температурой продлевает срок службы аккумулятора и повышает его надежность. В некоторых системах используется жидкостное охлаждение или материалы с фазовым переходом для поглощения избыточного тепла и предотвращения опасных скачков температуры.
Технология | Описание |
|---|---|
Активный термоконтроль | Поддерживает стабильную температуру ячеек, замедляет старение и снижает затраты на обслуживание |
Эффективное управление температурным режимом | Повышает безопасность, продлевает срок службы и улучшает общую производительность |
Жидкостное охлаждение/NEPCM | Поглощает избыточное тепло, предотвращает перегрев при ненормальных условиях. |
Вы также можете использовать усовершенствованные системы кристаллизации для повышения разрядной емкости при низких температурах, что повышает общую производительность устройства.
Обслуживание 5.3
Правильные протоколы обслуживания обеспечат надежную работу литий-ионных аккумуляторов в условиях низких температур в медицинских учреждениях. Следуйте этим рекомендациям:
Перед хранением зарядите или разрядите аккумуляторы примерно до 50%.
Подзаряжайте до 50% не реже одного раза в шесть месяцев.
Извлеките батареи и храните их отдельно от устройств.
Хранить при температуре от 5 °C до 20 °C (от 41 °F до 68 °F).
Проверяйте уровень заряда каждые шесть месяцев; не оставляйте устройство без использования на длительное время.
Выбирайте высококачественные литий-ионные аккумуляторы, предназначенные для работы в условиях низких температур. Выбирайте аккумуляторы, разработанные для экстремальных холодов, чтобы сохранить работоспособность устройства. Для новых устройств разрабатывайте усовершенствованные литиевые батареи которые устраняют кинетические барьеры и используют специализированные электролитные системы для улучшения характеристик при низких температурах.
Примечание: Регулярные проверки и техническое обслуживание помогут вам избежать непредвиденных сбоев и обеспечить соблюдение стандартов медицинской безопасности.
Вы можете добиться надежной работы медицинских устройств, выбирая такие литиевые аккумуляторы, как LiSOCl₂, NMC и LTO. Предварительный нагрев и терморегулирование обеспечивают эффективность аккумуляторов в условиях низких температур. Тесное сотрудничество с поставщиками аккумуляторов обеспечивает доступ к передовым функциям безопасности и строгим протоколам испытаний. В таблице ниже представлены основные преимущества сотрудничества с поставщиками:
Особенность | Описание |
|---|---|
Рабочая Температура | Зарядка: от 0°C до 45°C, разрядка: от -20°C до 60°C |
Особенности безопасности | Защита от перенапряжения, переразряда и перегрузки по току |
Протоколы испытаний | Испытания на низкотемпературную прочность, падение, удар и проникновение |
Всегда проверяйте сертификаты и сопоставляйте характеристики аккумулятора с потребностями вашего устройства. Регулярно изучайте новые технологии и поддерживайте открытое взаимодействие с поставщиками. Такой подход поможет вам предлагать безопасные и надёжные решения для медицины, робототехники и промышленности.
FAQ
Почему батареи LiSOCl₂ подходят для медицинских приборов, работающих в условиях холода?
Аккумуляторы LiSOCl₂ обеспечивают стабильное напряжение и высокую плотность энергии при низких температурах. Их можно использовать в имплантируемых мониторах, хирургических инструментах и датчиках холодовой цепи. Широкий рабочий диапазон обеспечивает надежную работу в условиях низких температур в медицинских и промышленных условиях.
Как улучшить работу литиевого аккумулятора в условиях мороза?
Вы можете использовать системы предварительного подогрева или встроенные нагревательные плёнки. Эти решения повышают температуру аккумулятора перед началом работы. Системы управления батареями (BMS) Также помогает контролировать и корректировать параметры зарядки. Такой подход позволяет основным медицинским и промышленные устройства бесперебойная работа в холодном климате.
Какие сертификаты следует проверять для литиевых аккумуляторных батарей медицинского назначения?
Вам следует проверить наличие сертификатов ANSI/AAMI ES 60601-1, IEC 60086-4, IEC 62133 и UL 1642. Эти стандарты подтверждают безопасность и надежность литиевых аккумуляторов. основным медицинским, робототехника и Охранные системы. Всегда запрашивайте документацию у вашего поставщика.
Можете ли вы изготовить литиевые аккумуляторные батареи под уникальные требования к медицинскому оборудованию?
Да. Вы можете запросить нестандартные аккумуляторные батареи с особыми химическими составами, схемами безопасности и корпусами. Поставщики часто разрабатывают аккумуляторы для специализированных медицинских, инфраструктурных или промышленных целей. Благодаря индивидуальному заказу аккумулятор точно соответствует потребностям вашего устройства.
Каков типичный срок службы литиевых аккумуляторных батарей LTO и NMC в медицинском оборудовании?
Аккумуляторные батареи LTO обладают высоким ресурсом циклов, часто превышающим 5,000. Аккумуляторные батареи NMC обеспечивают баланс между плотностью энергии и долговечностью, обычно выдерживая 1,000–2,000 циклов. Вы получаете преимущество в виде меньшего количества замен и меньшего объема обслуживания в медицинских и промышленных приложениях.
