Litiumparistot – Miksi niitä on useita tyyppejä ja kokoja?
Miten valitsen laitteeseeni sopivimman pariston?
Litiumparistoja tutkiessa saattaa olla vaikea päättää, millainen litiumparisto kannattaa valita sovellukseen. Eri valmistajilta löytyy erilaisia litiumparistotyyppejä kuten CR, BR, BR-A ja ER, eri jännitteitä kuten 3.0 V ja 3.6 V, kapasiteetteja 25 mAh:sta 5000 mAh:n sekä erikokoisia kolikkomalleja tai pyöreitä kennoja kuten 2025, 2032, 1/2AA, 123A jne.
Litiumparistoa valitessa kannattaa miettiä seuraavia parametreja:
- Kuinka pitkän ajan sovelluksen tulee toimia paristolla (pariston kapasiteetti)?
- Kuorman luonne. Onko se staattinen vai dynaaminen? Ovatko kuorman vaihtelut suuria, esim. pulssityyppiset kuormat jotka ovat tyypillisiä IoT- ja muissa radiolaitteissa?
- Mikä on sovelluksen vaatima normaali käyttö- ja minimijännite?
- Onko paristo sovelluksen pääteholähde vai ainoastaan varakäyntiin tarkoitettu eli back-up sovellus?
- Mikä on sovelluksen käyttö- ja varastointilämpötila-alue?
- Miten paristo liitetään sovellukseen? Juotetaanko se piirilevylle, liitetäänkö se johdolla ja liittimellä, laitetaanko se paristopitimeen jne.?
- Minkä kokoinen paristo sopii fyysisesti sovellukseen eli millainen tila paristolle on varattu tai voidaan järjestää?
Litiumparistot voidaan jakaa seuraaviin kuvan esittämiin alatyyppeihin. Tässä tekstissä käsitellään ainoastaan primääri- eli ei-ladattavia litiumparistoja, malleja CR, BR ja BR-A.
Miten nämä eri sarjat poikkeavat toisistaan?
Kun puhutaan tavallisesta litiumparistosta, tarkoitetaan yleensä CR-sarjan paristoja.
CR-litiumparistot (mangaanidioksidi litium) ovat hyviä yleiskäyttöön tarkoitettuja 3 V paristoja, joiden ominaisuuksiin kuuluvat kohtuullisen laaja lämpötila-alue, hyvä pulssikuormien sieto käyttöiän alkuvaiheessa ja tasaisena pysyvä sisäinen resistanssi Ri aina kapasiteetin loppuun asti, joka on tyypillisesti 2 V loppujännite staattisella kuormalla. Itsepurkautuminen on vähäistä, 1 % kapasiteetista vuodessa @20 ast C. CR-sarjan paristoja on saatavana pienistä kolikkomalleista (CR-1216, 25 mAh) aina suuriin pyöreisiin kennoihin (CR-AGZ, 2700 mAh).
CR 2032 rakenne. Lähde: Panasonic
BR-litiumparistojen (polycarbomonofluoridi) jännite on 3 V. Niiden ominaisuudet ovat pitkälti vastaavat kuin CR-paristoilla. Poikkeuksena niiden pulssikuormien sieto on pienempi kuin CR:n käyttöiän alussa, mutta parempi kapasiteetin loppuvaiheessa. Ne ovat vastaavasti pitkäikäisempiä kuin CR-paristot, koska niiden sisäinen resistanssi pysyy pitempään pienenä. Nyrkkisääntönä voidaan sanoa, että jos CR on 5 vuoden paristo, on BR 10 vuoden paristo. BR-paristojen kapasiteetit ovat 35 mAh:sta (BR-1220) 5000 mAh:n (BR-C)
BR 2330 rakenne. Lähde: Panasonic
BR-A-litiumparistojen ominaisuudet vastaavat pääasiassa BR-sarjaa, mutta niiden käyttölämpötila-alue on huomattavasti laajempi, kolikkomalleilla -40°C … + 125°C ja itsepurkautuminen pienempi, pyöreillä kennoilla vain 0.5 % kapasiteetista vuodessa.
BR 2450A rakenne. Lähde: Panasonic
Eri litiumparistojen tärkeimmät ominaisuudet ja erot taulukkomuodossa alla:
Lähde: Panasonic
Miten eri litiumparistot käyttäytyvät erilaisissa kuormitustilanteissa?
Tyypillisesti litiumpariston kuormana on laite, jonka virrankulutus on valmiustilassa tasainen, mutta joka aktiivitilassa ollessaan ottaa paristosta purskemaisen virtapiikin. Pariston tulee pystyä syöttämään tämä virtapurske ilman niin suurta jännitepudotusta että laite sammuisi. Alla olevassa taulukossa verrataan BR- ja CR-paristojen pulssivirran syöttökykyä kun niiden kapasiteetti pienenee käytön myötä. Vertailun vuoksi taulukossa on myös ER-paristo, jonka jännite on uutena korkein, mutta joka sietää huonoiten pulssikuormia.
Lähde: Panasonic
Mitä kolikkomallisen litiumpariston tyyppimerkintä kertoo?
| CR 2032 | BR 2032 | BR 2350A |
| C = mangaanidioksidi litium | B = polycarbomonofluoridi litium | B = polycarbomonofluoridi litium |
| R = pyöreä | R = pyöreä | R = pyöreä |
| 20 = kotelon läpimitta (20 mm) | 20 = kotelon läpimitta (20 mm) | 23 = kotelon läpimitta (23 mm) |
| 32 = kotelon korkeus jaettuna 10:llä (3.2 mm) | 32 = kotelon korkeus jaettuna 10:llä (3.2 mm) | 50 = kotelon korkeus jaettuna 10:llä (5 mm) |
| A = korkean lämpötilan malli |
Yhteenvetona:
CR-litiumparisto on hyvä vaihtoehto käyttöön, jossa käyttölämpötila on laaja ja kuorma suhteellisen tasainen. Tyypillinen sovellus on esim. kauko-ohjain, jolta vaaditaan pitkää käyttöikää ilman pariston vaihtoa tai langaton Bluetooth- tai vastaava radiotaajuudella toimiva laite. CR-pariston jännite putoaa tasaisesti aivan kapasiteetin loppuun asti.
BR-litiumparisto kannattaa valita jos paristolta vaaditaan pitempää käyttöikää ja laajempaa lämpötila-aluetta kuin mitä CR:llä voidaan saavuttaa. BR-paristo toimii paremmin pulssityyppisiin kuormiin kuin CR kapasiteetin vähentyessä. Sen jännite putoaa käytön aikana vain vähän mutta kapasiteetin loppuessa nopeammin.
BR-A-litiumparisto sopii vaativimpiin korkean lämpötilan pitkäikäisiin sovelluksiin, joihin muut paristot eivät suppeamman lämpötila-alueensa takia sovellu.