El voltaje de la batería (Li-SOCl) varía con la orientación

Estamos utilizando esta batería de litio de 3.6V (ER14505) para alimentar el circuito del microcontrolador en uno de nuestros dispositivos. El dispositivo es capaz de informar el nivel de batería. Dado que el umbral de disminución de los controladores está en 2.7V, usamos el rango de 2.9V-3.5V para informar 0-100% (la batería debe reemplazarse a 0%).

Al probar el dispositivo, notamos algunas caídas esporádicas en el rango de 20-40% que no pudimos explicar. ¡Durante nuestra investigación, notamos que el voltaje de la batería varía hasta 200 mV dependiendo de la orientación del dispositivo!

Así que tomamos una sola batería y un multímetro e hicimos algunas pruebas:

• Sin carga, el voltaje permanece igual
• Con una carga de 150 Ohm (22mA@3.3V), pudimos confirmar que el voltaje está cambiando casi 200mV de la mejor orientación al peor caso
• Las baterías "nuevas" no se ven afectadas tanto como las celdas que han estado en uso durante algún tiempo (todavía aproximadamente 3.6V sin carga)

Intenté que Google recopilara información sobre este fenómeno, pero no pude encontrar algo útil.

¿Alguien tiene información sobre qué está sucediendo exactamente, qué tipos de baterías están afectadas o si nos falta algo obvio?

Ok, después de algunas investigaciones adicionales, creo que encontré información útil de otros fabricantes. Solo citaré algunos puntos de interés.

Del folleto técnico LTC Batteries

Dependiendo del diseño de la celda mecánica y las propiedades del sistema, existe una cierta dependencia de la capacidad disponible en la orientación de la celda durante la descarga. El efecto es causado por la tendencia del electrolito a moverse hacia el espacio vacío e inactivo de la batería si la orientación se desvía de la dirección preferida. El efecto capilar de los poros del cátodo y separador actúa contra esta tendencia. Como resultado, el efecto de orientación es menor para los cátodos delgados que para los gruesos y ni siquiera es observable cuando las corrientes de descarga son muy bajas o cuando las baterías se mueven durante la descarga [...]
En el extremo de alta corriente, la capacidad disponible de las células grandes (C, D, DD) se ven afectadas si las baterías se descargan al revés. Por lo tanto, esta orientación debe evitarse si es posible.

Del Manual de Células Cilíndricas de Litio Primarias - VARTA

Bajo una instalación invertida, la capacidad de tamaño más pequeño (1/2 AA, AA) se ve menos afectada si la corriente de descarga es alta, nominal o baja. Sin embargo, la capacidad de mayor tamaño (C, D) especialmente a una corriente de descarga más alta se ve afectada. Bajo instalación invertida, el litio y el cátodo se ubican en un área fija mientras que el electrolito cae al fondo en este caso. En la parte superior de la celda hay un espacio que deja un área del ánodo y el cátodo, no cubierto por el electrolito. Las celdas de mayor tamaño tienen un espacio vacío más grande, por lo que la disminución de la capacidad en la instalación invertida es mayor que en las celdas de menor tamaño. (Alrededor del 20 ~ 40% de su capacidad a la misma corriente de descarga más alta).

Si bien no estamos "en el extremo de alta corriente" y estamos usando una celda AA, las mediciones desde arriba confirman que "al revés" es la peor orientación.

Por lo tanto, la orientación es absolutamente importante cuando se usan células de cloruro de litio-tionilo. El aprendizaje nunca se detiene ...