A tensão da bateria (Li-SOCl) varia com a orientação

Estamos usando esta bateria de lítio de 3,6V (ER14505) para alimentar o circuito do microcontrolador em um de nossos dispositivos. O dispositivo é capaz de relatar o nível da bateria. Como o limite de desativação dos controladores é de 2,7V, usamos a faixa de 2,9V-3,5V para reportar de 0 a 100% (a bateria deve ser substituída a 0%).

Ao testar o dispositivo, notamos algumas quedas esporádicas na faixa de 20 a 40% que não conseguimos explicar. Durante nossa investigação, notamos que a tensão da bateria varia até 200mV, dependendo da orientação do dispositivo!

Então pegamos uma única bateria e um multímetro e fizemos alguns testes:

• Sem carga, a tensão permanece a mesma
• Com carga de 150 Ohm (22mA@3,3V), fomos capazes de confirmar que a tensão está mudando quase 200mV da orientação do melhor caso para a orientação do pior caso
• As baterias "novas" não são afetadas tanto quanto as células que estão em uso há algum tempo (ainda cerca de 3,6V sem carga)

Tentei o Google para reunir algumas informações sobre esse fenômeno, mas não consegui encontrar algo útil.

Alguém tem informações sobre o que exatamente está acontecendo, que tipos de baterias são afetadas ou se falta algo óbvio?

Ok, depois de algumas pesquisas adicionais, acho que encontrei algumas informações úteis de outros fabricantes. Vou apenas citar alguns pontos de interesse.

Do folheto técnico Baterias LTC

Dependendo do design da célula mecânica e das propriedades do sistema, existe uma certa dependência da capacidade disponível na orientação da célula durante a descarga. O efeito é causado pela tendência do eletrólito se mover em direção ao espaço vazio e inativo da bateria, se a orientação se desvia da direção preferida. O efeito capilar dos poros do catodo e do separador atua contra essa tendência. Como resultado, o efeito de orientação é mais pequena para os cátodos finas do que para os de espessura e não é observável mesmo quando as correntes de descarga são muito baixos ou quando as pilhas são movidas durante a descarga [...]
No final de corrente elevada, a capacidade disponível de células grandes (C, D, DD) são afetadas se as baterias forem descarregadas de cabeça para baixo. Portanto, essa orientação deve ser evitada, se possível.

Do manual Células cilíndricas de lítio primárias - VARTA

Sob uma instalação invertida, a capacidade de tamanho menor (1/2 AA, AA) é menos afetada, seja a corrente de descarga alta, nominal ou baixa. No entanto, a capacidade de tamanho maior (C, D), especialmente em altas correntes de descarga, é afetada. Sob uma instalação invertida, o lítio e o cátodo estão localizados em uma área fixa, enquanto o eletrólito cai no fundo nesse caso. No topo da célula existe um espaço que deixa uma área do ânodo e do cátodo, não coberta pelo eletrólito. As células de tamanho maior têm um espaço vazio maior; portanto, a diminuição da capacidade na instalação invertida é maior do que nas células de tamanho menor. (Cerca de 20 ~ 40% de sua capacidade na mesma corrente de descarga mais alta.)

Enquanto não estamos "no extremo de alta corrente" e estamos usando uma célula AA, as medidas acima confirmam que "de cabeça para baixo" é a pior orientação.

Portanto, a orientação é absolutamente importante ao usar células de cloreto de lítio-tionil. A aprendizagem nunca para ...