Jak przedłużyć żywotność baterii litowych?
1. Pewna dobrze znana podstawowa wiedza
Jako akumulatory litowo-jonowe mają wiele zalet, takich jak wysoka gęstość energii, i są obecnie szeroko stosowane w produktach cyfrowych.
(1) Niektóre wczesne akumulatory, takie jak akumulatory niklowo-kadmowe, mają efekt pamięci. Jeżeli akumulator nie jest zużyty i rozpocznie się ładowanie, to przy następnym rozładowaniu i umieszczeniu w tym miejscu nie można go już umieścić, co skutkuje zmniejszeniem pojemności akumulatora; jeśli akumulator nie jest w pełni naładowany, zacznie się rozładowywać, to następnym razem zostanie naładowany, a następnie doładowany w to miejsce, nie można go naładować, co również prowadzi do zmniejszenia pojemności. Dlatego w przypadku baterii niklowo-kadmowych i innych baterii z efektem pamięci najlepszym sposobem ich użycia jest ładowanie ich, gdy są zużyte i używanie ich, gdy są pełne.
Baterie litowe nie mają tego efektu. Wręcz przeciwnie, pełne naładowanie i rozładowanie baterii litowej znacznie uszkodzi pojemność baterii litowej. Dlatego bateria litowa nie musi być w pełni naładowana.
(2) Baterie litowe są niezwykle szkodliwe, niezależnie od tego, czy są przeładowane, czy nadmiernie rozładowane. Jeśli jest przeładowany, trwale uszkodzi pojemność baterii litowej; jeśli jest przeładowany, istnieje ryzyko, takie jak eksplozja. Nie ma jednak niebezpieczeństwa przeładowania, jeśli urządzenie na baterię litową zostanie podłączone na noc, ponieważ oczywiście te urządzenia przestaną ładować lub zmniejszą prąd do bardzo niskiego poziomu po pełnym naładowaniu (tylko w celu uzupełnienia niewielkiej ilości zużycie energii przez noc). W rzeczywistości dziesięciodolarowa bateria litowa 18650, której zwykle używam w majsterkowaniu, ma wbudowaną płytkę ochronną, więc na pewno będzie ją mieć w telefonach komórkowych i tak dalej.
Jeśli jest nadmiernie rozładowany, bateria litowa nie będzie już ładowana i nie może być używana bezpośrednio. Należy go zdemontować w celu specjalnej aktywacji; jeśli jest nadmiernie rozładowany, zostanie całkowicie"zagłodzony na śmierć" i całkowicie bezużyteczny. Dlatego, ponieważ sama bateria litowa ma pewien stopień samorozładowania, konieczne jest upewnienie się, że urządzenie ma określoną ilość mocy przed przechowywaniem urządzenia z baterią litową przez długi czas, aby zapobiec rozładowaniu baterii; po pewnym czasie sprawdź, czy nie wymaga doładowania.
(3) Żywotność baterii litowej jest rzeczywiście związana z prądem ładowania (lub szybkością ładowania). Można więc powiedzieć, że żywotność baterii litowej jest związana z zasilaniem. Ogólnie rzecz biorąc, żywotność baterii litowych będzie krótsza, jeśli zastosuje się szybkie ładowanie. Jednak dopóki prąd nie przekracza wartości pełnego naładowania w ciągu 1 godziny, wpływ szybkości ładowania na żywotność nie jest znaczący.
Jedyny"problem" przy korzystaniu z power banków, portów USB komputera itp. prąd zasilania jest stosunkowo mały, a ładowanie jest bardzo powolne; dla żywotności baterii nie jest to szkodliwe. Z wyjątkiem skrajnie gorszych ładowarek, dzisiejsze urządzenia' w zasadzie nie pobierają' źródła zasilania, w przeciwieństwie do dawnych czasów, każda bateria telefonu komórkowego musi być wyposażona w specjalną ładowarkę. Wręcz przeciwnie, wolniejszy prąd ładowania zapewnia lepszą ochronę akumulatora.
(4) Baterie litowe najlepiej działają w temperaturze pokojowej. Używanie baterii litowych w wysokich temperaturach, ładowanie ich lub przechowywanie przez długi czas trwale zmniejszy ich pojemność. Ładowanie baterii litowej w niskiej temperaturze (& lt;0°C) spowoduje trwałe uszkodzenie, ale tylko używanie jej w niskiej temperaturze spowoduje zasadniczo tylko chwilowe zmniejszenie pojemności, a bateria zostanie zregenerowana po powrocie do normalnej temperatury. Przechowywanie baterii litowych w niższych temperaturach nie stanowi większego problemu, ale nie można ich zbyt długo przechowywać w zbyt niskich temperaturach.
2. Bardziej szczegółowa wiedza
Utrata pojemności baterii litowych to niezwykle złożony proces, na który składa się wiele czynników. Nie ma tu miejsca na wyjaśnienie konkretnego mechanizmu, poprzez który każdy czynnik ma wpływ, ale krótka lista tych czynników.
Utratę pojemności baterii litowych można podzielić na dwie części: utratę pojemności w czasie (starzenie się kalendarza) (bateria litowa pozostaje nieużywana, pojemność zostanie zmniejszona przez długi czas) i utratę pojemności spowodowaną użyciem (starzenie się cyklu ).
Jeśli chodzi o to pierwsze, główne czynniki to:
Stan naładowania. Odnosi się to do miejsca, w którym moc znajduje się w całkowitej pojemności. Na przykład jest to 40% lub 60%;
Temperatura (temperatura);
Czas przechowywania (czas).
Jeśli chodzi o to ostatnie, główne czynniki to:
Głębokość rozładowania za każdym razem. Na przykład za każdym razem, gdy ładujesz od 0% do 100%, a następnie ładujesz do 0%, lub zaczynasz ładowanie, gdy bateria ma 20% i odłączasz, gdy osiągnie 80%. To nie to samo;
Stan naładowania (stan naładowania), który jest powszechnie określany jako energia elektryczna. Dla tego samego DoD średni SoC może być inny. Na przykład, gdy bateria jest utrzymywana między 40% a 100%, a bateria jest utrzymywana między 20% a 80%, chociaż głębokość ładowania i rozładowania jest taka sama, wpływ na akumulator jest inny ze względu na inny stan naładowania ;
Stawka opłaty (stawka opłaty). Jeśli prąd ładowania może w pełni naładować akumulator w ciągu 1 godziny, mówimy, że szybkość ładowania wynosi średnio 1C; jeśli prąd ładowania może w pełni naładować akumulator w ciągu 2 godzin, mówimy, że szybkość ładowania wynosi średnio 0,5 C; i tak dalej;
Temperatura (temperatura);
Liczba cykli. Oczywiście, jazda na rowerze przez dwieście cykli jest bardziej stratna niż sto cykli...
Ponadto istnieje kilka czynników, które są prawie poza naszą kontrolą. Na przykład bateria litowa w początkowej fazie użytkowania zostanie poddana procesowi tworzenia warstwy pośredniej fazy stałego elektrolitu (folia SEI). Proces ten zużywa pewną ilość jonów litu. Dopóki bateria jest potrzebna, proces ten nie może zostać ominięty, więc nie musimy'za dużo o tym myśleć.
Starzenie się kalendarza i starzenie się cyklu są zasadniczo niezależne. Dlatego, jeśli urządzenie może bezpośrednio korzystać z zewnętrznego źródła zasilania bez ładowania i rozładowywania baterii litowej, można uniknąć cyklu starzenia, co jest korzystne dla żywotności baterii litowej. Jednak w jakim SoC powinniśmy zostać? Oto, co zostanie omówione poniżej: prawo jakościowe o wpływie różnych czynników na utratę żywotności baterii litowych.
(1) Stan naładowania
Badania wykazały, że gdy SoC jest niższy, zarówno starzenie się kalendarza, jak i starzenie się cyklu będzie opóźnione. Dlatego jeśli chcemy zminimalizować skrócenie żywotności baterii litowych, powinniśmy utrzymywać ich niską moc. Na przykład, jeśli chcesz, aby urządzenie korzystało bezpośrednio z zewnętrznego źródła zasilania bez ładowania i rozładowywania baterii litowej, lepiej jest utrzymywać moc na poziomie 40% niż 60%.
Tak więc, o ile użycie wymaga pozwolenia, czy im niższa bateria, tym lepiej? Zależy to od tego, czy bateria litowa nie bierze udziału w ładowaniu i rozładowywaniu, na przykład podczas przechowywania jej w stanie wstrzymania lub przy użyciu tylko zasilania zewnętrznego (w tej chwili tylko kalendarz tym razem).
W pierwszym przypadku moc jest rzeczywiście tak niska, jak to możliwe. Jeśli jednak bateria jest zbyt słaba, ryzyko głodu spowodowanego zapomnieniem ładowania baterii jest jeszcze większe. Pod warunkiem zapewnienia, że bateria nie umrze z głodu, efekt ochrony jest lepszy, jeśli bateria zostanie rozładowana do 5% lub nawet blisko 0%, a następnie przechowywana.
W tym drugim przypadku sytuacja jest nieco bardziej skomplikowana. Gdy bateria jest zbyt słaba, wewnętrzna rezystancja baterii wzrośnie. Postawmy' skrajną hipotezę, aby zilustrować ten ukryty problem. Pojemność określonej baterii to 10Wh. Jego rezystancja wewnętrzna jest bardzo wysoka, gdy jego moc wynosi 0~10%, więc gdy przechowujesz 1 Wh energii, aby naładować moc od 0% do 10%, możesz użyć tylko 0,1 Wh, gdy ją wyjmiesz, a pozostałe 0,9 Wh pracuje w urządzeniu. Po zamienieniu na ciepło na akumulatorze. W tym czasie osiągnęliśmy efektywne wykorzystanie tylko 0,1 Wh, ale spowodowaliśmy cykl starzenia się baterii o 1 Wh. Opór wewnętrzny jest niski, gdy jego moc wynosi od 98% do 100%. Chociaż cykl starzenia spowodowany przez baterię od 98% do 100% wynosi tylko 0,2Wh, podczas użytkowania generuje mniej ciepła i może również uzyskać efektywną wartość 0,1Wh. posługiwać się. Chociaż starzenie się tej samej baterii 0,2 Wh przy dużej mocy będzie dłuższe niż równoważne starzenie się tej samej 0,2 Wh przy małej mocy, prawdopodobnie będzie również krótsze niż rzeczywista 1 Wh przy małej mocy.
Wśród ograniczonych danych, które mogę znaleźć, nie jestem w stanie stwierdzić, czy poziom naładowania baterii jest mniejszy niż 20%, czy wysoki opór wewnętrzny przynosi większe szkody, czy też niski poziom naładowania baterii ma większą korzyść, więc nie mogę tutaj odpowiedzieć. Czy bateria powinna być tak słaba? Ale pewne jest to, że przynajmniej przy poziomie mocy powyżej 40% rezystancję wewnętrzną akumulatora można zignorować. Dlatego na przykład utrzymywanie mocy na poziomie 40% ± 20% jest korzystniejsze niż utrzymywanie jej na poziomie 60% ± 20%.
(2) Temperatura
Jaka temperatura jest najbardziej przyjazna dla baterii litowych? Dane uzyskane z różnych badań nie są dokładnie takie same, ale są z grubsza podobne do komfortowej temperatury ludzkiego ciała. Utrzymuj więc temperaturę pokojową, która zapewnia komfort.
W wyższych temperaturach (prawie wyższych niż normalna temperatura w jamie ustnej osoby'), proces starzenia i tak jest znacznie szybszy.
W niższej temperaturze (prawie 0°C) przechowywanie w zasadzie nie stanowi problemu, ale jeśli jest naładowane, spowoduje więcej szkód niż zwykle.
W ekstremalnie niskich temperaturach (prawie<20°c) nawet="" przechowywanie="" nie="" jest="">
(Wstaw: Badania nad wilgotnością wydają się być rzadko spotykane, ale zgodnie ze zdrowym rozsądkiem nie myśl, że jest zbyt wilgotno...)
(3) Głębokość rozładowania za każdym razem
Im płytsza głębokość ładowania i rozładowania, tym lepiej. O wiele lepiej jest ładować przez krótki czas kilka razy dziennie, niż codziennie ładować baterię prawie całkowicie, a następnie ładować ponownie w nocy.
Możesz mieć pytanie: Jeśli ładunek jest płytki, czy' liczba cykli nie wzrośnie w naturalny sposób? Na przykład, jeśli możemy użyć 500 cykli zgodnie ze 100% głębokością ładowania i rozładowania, nie' nie spodziewamy się oczywiście użyć 1000 cykli zgodnie z 50% głębokością? W rzeczywistości tak nie jest. Naukowcy twierdzą, że każdy cykl opiera się na skumulowanej ilości ładunku i rozładowania osiągnęło 100%. Zgodnie z tą definicją nadal dochodzimy do wniosku, że im płytsze ładowanie i rozładowanie, tym lepiej, co oznacza, że np. na głębokości 50% można liczyć na 2000 czasów ładowania i rozładowania.
(4) Stawka opłaty
Niższa szybkość ładowania jest lepsza. Jeśli nie spieszysz się, zaleca się ograniczenie korzystania z szybkiego ładowania. Jednak szybkie ładowanie produktów cyfrowych, takich jak telefony komórkowe i tablety, wynosi co najwyżej około 2C, czyli znacznie mniej niż 5C, a nawet 15C, które naukowcy uznali za bardziej szkodliwe podczas badania. Dlatego szybkość ładowania tych urządzeń jest stosunkowo niewielkim czynnikiem.
(5) Czas i liczba cykli
To oczywiste. Im nowsza bateria i im rzadziej jest używana, tym mniejsza będzie oczywiście utrata pojemności. Jeśli jednak pojawi się nowe urządzenie, oddanie go do mniejszego użytku oznacza, że jego żywotność zostanie odebrana przez czas, zamiast zamieniać go w czas użytkowania, aby nam towarzyszyć. Wydaje się, że to coś więcej niż tylko problem techniczny. Życzliwi widzą życzliwość, a mądrzy widzą mądrość.
Podsumowując powyższe:
Staraj się używać i ładować baterie litowe w temperaturze pokojowej;
Wybierz stosunkowo niski poziom mocy, utrzymuj rzeczywisty poziom mocy powyżej i poniżej niego i unikaj pełnego naładowania;
Lekko ładuj i rozładowuj, jedz coraz mniej posiłków;
