литий-марганцевые батарейки-таблетки в умных медицинских и глюкометрах

литий-марганцевые батарейки-таблетки в умных медицинских и глюкометрах

Литий-марганцевыйБатарейки таблеточного типа (серия )стали основным источником питания интеллектуальных медицинских устройств, особенно систем непрерывного мониторинга глюкозы () из-за их уникальных преимуществ производительности. Ниже приводится подробное описание технических характеристик, сравнение моделей, сценарии применения и тенденции отрасли:

Технические характеристики и преимущества литий-марганцевых таблеточных аккумуляторов

1. Химический состав и характеристики напряжения

- Химическая система: Положительный электрод - диоксид марганца (₂), отрицательный электрод представляет собой металлический литий, а электролит — органический растворитель, обеспечивающий стабильное номинальное напряжение 3 В (традиционные щелочные батареи имеют напряжение всего 1,5 В).

- Кривая разряда: выходное напряжение остается стабильным в пределах 90% диапазона емкости (примерно от 3 В до 2 В), обеспечивая стабильную работу схемы медицинского прибора и снижая количество ошибок в данных.

2. Ключевые параметры производительности

- Плотность энергии: Плотность энергии серии достигает 270-300 Вт·ч/кг, что значительно превышает показатели щелочных батареек (около 100 Вт·ч/кг). Например:

- : емкость 220–245 мАч, обеспечивает непрерывную работу устройств непрерывного мониторинга глюкозы в течение 10–14 дней.

- : емкость 38–40 мАч, подходит для компактных сенсорных модулей.

- Температурная адаптация: большинство моделей могут работать при температуре от -20℃до +60℃, а специальные модели (например, CR2032HT) могут быть расширены до -40℃~125℃, подходит для сложных условий / .

- Скорость саморазряда: годовая скорость саморазряда≤2%, срок хранения до 10 лет, что соответствует долгосрочным потребностям резервного копирования медицинского оборудования.

Основные требования к батареям глюкометра

Система непрерывного мониторинга уровня сахара в крови должна круглосуточно контролировать уровень сахара в крови и передавать данные в режиме реального времени, а требования к батареям чрезвычайно строгие:

1. Миниатюризация: устройство необходимо прикрепить к коже или имплантировать подкожно, а размер батареи должен быть максимально сжатым (например, толщина составляет всего 1,6 мм). 2. Длительный срок службы батареи: Типичная разбивка энергопотребления устройства непрерывной гистологии:

- Датчик: 3-5мА (непрерывная работа)

- Модуль : импульсный ток 10-20 мА (каждая передача)

- Микроконтроллер (МК): 1-3мА (спящий режим)

- Длительный срок службы батареи: может работать от 7 до 14 дней, что соответствует требованиям по мониторингу для устройств непрерывной гистологии в течение как минимум 10 дней.

3. Безопасность: для предотвращения утечек, перегрева или взрыва необходимы сертификаты , и другие.

Технические проблемы и решения

1. Уменьшение емкости в условиях низких температур

- Проблема: Емкость обычных литий-марганцевых аккумуляторов падает более чем на 50% при температуре ниже -20°С.

- Решение:

- Улучшение электролита: добавьте низкотемпературные добавки (например, пропиленкарбонат) для улучшения ионной проводимости.

- Компенсация цепи: устройство имеет встроенный нагревательный модуль или использует повышающую микросхему для поддержания напряжения.

2. Требования к импульсному току

- Проблема: Мгновенный ток при передаче по достигает 15–20 мА, что может вызвать падение напряжения.

- Решение:

- Параллельный конденсатор: Подключите 100-220 ВмКонденсатор F параллельно выходу батареи для смягчения пикового тока.

- Оптимизация выбора: выберите модель с высокой импульсной производительностью.

3. Безопасность и соответствие

- Медицинская сертификация: аккумулятор должен пройти проверку системы менеджмента качества медицинских изделий и испытание на биосовместимость.

- Герметичная конструкция: используется лазерная сварка или двухслойная конструкция оболочки.

Тенденции будущего развития

1. Высокая производительность:

- Улучшение плотности энергии за счет наноразмеров материалов положительного электрода (например, ₂нанопровода) и увеличить целевую емкость на 30% (например, может достигать 600 мАч).

2. Перезаряжаемое решение:

- Литий-марганцевые аккумуляторные батареи (серия , например, ) имеют срок службы 500 циклов, что сокращает количество медицинских отходов.

3. Интеллектуальная интеграция:

- Встроенная микросхема (микросхема управления питанием) для мониторинга состояния аккумулятора и адаптивной регулировки энергопотребления устройства.

4. Защита окружающей среды и разлагаемость:

- Исследования и разработки биоразлагаемых материалов оболочки (таких как полимолочная кислота ) в соответствии с Директивой ЕС .

Литий-марганцевые батарейки таблеточного типаиграют роль "микроэнергетического ядра" в глюкометрах . Их высокое напряжение, длительный срок службы и миниатюрные характеристики идеально соответствуют потребностям медицинского оборудования. В будущем, с развитием материаловедения и технологий управления питанием, батареи серии будут и дальше способствовать разработке интеллектуального медицинского оборудования в сторону меньших размеров, более длительного срока службы батареи и более высокой безопасности. Производителям необходимо постоянно оптимизировать низкотемпературные характеристики и конструкцию батарей для защиты окружающей среды, а также укреплять совместные разработки с компаниями, производящими медицинское оборудование, чтобы соответствовать все более строгим медицинским нормам.