Ruotsalaisen Qoitechin uusi tutkimus osoittaa, että litium-tionyylikloridi (Li-SOCl₂) -paristot, joita käytetään yleisesti IoT-laitteissa ja etäluettavissa mittareissa, kärsivät suorituskykyongelmista pitkien lepojaksojen aikana.
Li-SOCl₂-paristot tunnetaan korkeasta energiatiheydestään, pitkästä käyttöiästään ja kyvystään toimia äärimmäisissäkin lämpötiloissa. Niiden erinomaiset ominaisuudet tekevät niistä suosittuja ratkaisuja pitkäaikaisissa, huoltovapaissa asennuksissa. Kääntöpuolena on kuitenkin ilmiö nimeltä passivoituminen, jossa litiumin pinnalle muodostuu varastoinnin aikana eristävä kerros. Tämä voi aiheuttaa ongelmia laitteen käynnistyessä ja heikentää käytettävissä olevaa kapasiteettia.
Qoitech tarkasteli Saft LS14500 -paristoa LoRaWAN-laitteen kuormitusprofiililla. Tulokset osoittivat selkeän trendin paristojen käyttäytymisessä eri lepoaikojen jälkeen. Kun lepoajat olivat lyhyitä, vain muutamia sekunteja tai minuutteja, paristoissa ei esiintynyt käytännössä lainkaan passivoitumista. Kun lepoaika piteni noin yhteen tuntiin, alkoi näkyä ensimmäisiä merkkejä ongelmista: jännite laski hetkellisesti ja pariston sisäinen resistanssi kasvoi. Kun lepoaika venyi kuuteen tuntiin, ilmiö voimistui selvästi ja pariston suorituskyky heikkeni merkittävästi.
Tutkijoiden mukaan tämä korostaa tarvetta huomioida akun passivoituminen järjestelmäsuunnittelussa. Laitteisiin voidaan esimerkiksi ohjelmoida pieniä säännöllisiä kuormituspiikkejä, jotka “herättävät” akun ja ehkäisevät passivoitumista. Myös ympäristötekijät, kuten lämpötila, voivat vaikuttaa ilmiön voimakkuuteen.
Johtopäätös on selvä: IoT-laitteiden pitkät unijaksot säästävät energiaa, mutta ne voivat samalla heikentää paristojen luotettavuutta. Jotta kenttäkäytössä saavutetaan odotettu käyttöikä, suunnittelussa täytyy löytää tasapaino energiatehokkuuden ja akun toimintavarmuuden välillä.
Miten nämä eroavat tavallisista paristoista?
Li-SOCl₂-paristot (esim. Saft LS14500) antavat 3,6 voltin nimellisjännitteen, kun tavalliset alkaliparistot (AAA, AA, C, D) tuottavat vain 1,5 volttia. Tämä tarkoittaa, että vaikka Li-SOCl₂ voi olla fyysisesti samankokoinen kuin AA-paristo, se ei ole sähköisesti yhteensopiva kotitalouslaitteiden kanssa. Ne on suunniteltu ammattikäyttöön, kuten IoT-sensoreihin, mittareihin ja teollisiin laitteisiin, joissa korkea jännite ja pitkä käyttöikä ovat ratkaisevia.
