Com allargar la vida útil de les bateries de liti

Com allargar la vida útil de les bateries de liti

1. Alguns coneixements bàsics coneguts

Com a bateria recarregable, les bateries d'ions de liti tenen molts avantatges, com ara una alta densitat d'energia, i ara s'utilitzen àmpliament en productes digitals.

(1) Algunes bateries recarregables primerenques, com les bateries de níquel-cadmi, tenen un efecte de memòria. Si la bateria no s'esgota i comença a carregar-se, la propera vegada que es descarregui i es col·loqui en aquest lloc, ja no es pot col·locar, cosa que provocarà una disminució de la capacitat de la bateria; si la bateria no està completament carregada, començarà a descarregar-se, la propera vegada que es carregarà i després es recarregarà a aquest lloc, no es pot carregar, la qual cosa també comporta una disminució de la capacitat. Per tant, per a les bateries de níquel-cadmi i altres que tenen efecte memòria, la millor manera d'utilitzar-les és recarregar-les quan s'esgotin i utilitzar-les quan estiguin plenes.

Les bateries de liti no tenen aquest efecte. Al contrari, carregar i descarregar completament la bateria de liti danyarà molt la capacitat de la bateria de liti. Per tant, la bateria de liti no necessita estar completament carregada.

(2) Les bateries de liti són extremadament perjudicials tant si es sobrecarreguen com es descarreguen excessivament. Si es sobrecarrega, danyarà permanentment la capacitat de la bateria de liti; si es sobrecarrega, hi haurà riscos com l'explosió. Tanmateix, no hi ha perill de sobrecàrrega si el dispositiu de bateria de liti està connectat durant la nit, perquè, per descomptat, aquests dispositius deixaran de carregar o reduiran el corrent a un nivell molt baix quan estiguin completament carregats (només per compensar una petita quantitat de consum d'energia durant la nit). De fet, la bateria de liti 18650 de deu dòlars que acostumo a utilitzar en bricolatge té una placa de protecció integrada, de manera que segur que la tindrà als telèfons mòbils, etc.

Si es descarrega excessivament, la bateria de liti ja no es carregarà i no es podrà utilitzar directament. Cal desmuntar-lo per a una activació especial; si es sobrecarrega, estarà completament"mort de fam" i completament inutilitzable. Per tant, com que la pròpia bateria de liti té un cert grau d'autodescàrrega, cal assegurar-se que el dispositiu tingui una certa quantitat d'energia abans d'emmagatzemar el dispositiu de bateria de liti durant molt de temps per evitar que la bateria es mori de fam; després d'un període de temps determinat, comproveu si cal recarregar-lo.

(3) La vida útil d'una bateria de liti està realment relacionada amb el corrent de càrrega (o velocitat de càrrega). Per tant, es pot dir que la vida útil d'una bateria de liti està relacionada amb la font d'alimentació. En termes generals, la vida útil de les bateries de liti serà menor si s'utilitza una càrrega ràpida. Tanmateix, sempre que el corrent no superi la quantitat de càrrega completa en 1 hora, l'impacte de la taxa de càrrega en la vida útil no és significatiu.

L'únic"problema" quan s'utilitzen bancs d'alimentació, ports USB d'ordinador, etc., és que el corrent d'alimentació és relativament petit i la càrrega és molt lenta; per a la durada de la bateria, això no és perjudicial. Llevat dels carregadors extremadament inferiors, els dispositius d'avui', bàsicament, no recullen la font d'alimentació de càrrega, a diferència dels primers dies, cada bateria del telèfon mòbil ha d'estar equipada amb un carregador especial. Per contra, el corrent de càrrega més lent és més protector de la bateria.

(4) Les bateries de liti funcionen millor a temperatura ambient. L'ús de bateries de liti a altes temperatures, carregar-les o emmagatzemar-les durant llargs períodes de temps reduirà permanentment la capacitat. Carregar la bateria de liti a baixa temperatura (<0 °c)="" causarà="" danys="" permanents,="" però="" només="" utilitzar-la="" a="" baixa="" temperatura,="" bàsicament,="" només="" experimentarà="" una="" disminució="" temporal="" de="" la="" capacitat="" i="" es="" recuperarà="" quan="" torni="" a="" la="" temperatura="" normal.="" no="" és="" un="" gran="" problema="" emmagatzemar="" les="" bateries="" de="" liti="" a="" temperatures="" més="" baixes,="" però="" no="" es="" poden="" emmagatzemar="" a="" temperatures="" massa="" baixes="" durant="" massa="">

2. Coneixements més detallats

La pèrdua de capacitat de les bateries de liti és un procés extremadament complex que implica molts factors. No hi ha espai aquí per explicar el mecanisme específic a través del qual cada factor té un impacte, sinó una breu llista d'aquests factors.

La pèrdua de capacitat de les bateries de liti es pot dividir en dues parts: la pèrdua de capacitat al llarg del temps (envelliment del calendari) (la bateria de liti es deixa sense utilitzar, la capacitat es reduirà durant molt de temps) i la pèrdua de capacitat causada per l'ús (envelliment del cicle). ).

Pel que fa al primer, els principals factors que intervenen són:

Estat de càrrega. Això fa referència al lloc on es troba la potència en la capacitat total. Per exemple, és del 40% o del 60%;

Temperatura (Temperatura);

Temps d'emmagatzematge (temps).

Pel que fa a aquest últim, els principals factors que intervenen són:

Profunditat de descàrrega cada vegada. Per exemple, cada vegada que carregueu del 0% al 100%, i després carregueu al 0%, o comenceu a carregar quan la bateria sigui del 20% i desconnecteu-la quan arribi al 80%. Això no és el mateix;

Estat de càrrega (estat de càrrega), que es coneix comunament com a electricitat. Per al mateix DoD, el SoC mitjà pot ser diferent. Per exemple, quan la bateria es manté entre el 40% i el 100%, i la bateria es manté entre el 20% i el 80%, encara que la profunditat de càrrega i descàrrega és la mateixa, l'impacte sobre la bateria és diferent a causa del diferent estat de càrrega. ;

Tarifa de càrrega (taxa de càrrega). Si el corrent de càrrega pot carregar completament la bateria en 1 hora, diem que la velocitat de càrrega és d'1C de mitjana; si el corrent de càrrega pot carregar completament la bateria en 2 hores, diem que la velocitat de càrrega és de 0,5 C de mitjana; etcètera;

Temperatura (Temperatura);

Nombre de cicles. Òbviament, anar en bicicleta durant dos-cents cicles té més pèrdues que cent cicles...

A més, hi ha alguns factors que estan gairebé fora del nostre control. Per exemple, una bateria de liti en l'etapa inicial d'ús patirà un procés de formació d'una pel·lícula d'interfície en fase d'electròlit sòlid (pel·lícula SEI). Aquest procés consumeix una certa quantitat d'ions de liti. Mentre s'hagi d'utilitzar la bateria, aquest procés no es pot evitar, de manera que'no hem de pensar-hi massa.

L'envelliment del calendari i el cicle d'envelliment són bàsicament independents. Per tant, si el dispositiu pot utilitzar directament una font d'alimentació externa sense carregar i descarregar la bateria de liti, es pot evitar l'envelliment del cicle, cosa que és beneficiós per a la vida útil de la bateria de liti. Tanmateix, en quin SoC ens hem de quedar? Això és el que es comentarà a continuació: la llei qualitativa sobre la influència de diversos factors en la pèrdua de vida útil de les bateries de liti.

(1) Estat de càrrega

Els estudis han demostrat que quan el SoC és més baix, tant l'envelliment del calendari com l'envelliment del cicle es retardaran. Per tant, si volem minimitzar la vida útil de les bateries de liti, hauríem de mantenir la seva potència baixa. Per exemple, si voleu que el dispositiu utilitzi directament una font d'alimentació externa sense carregar i descarregar la bateria de liti, és millor mantenir la potència al 40% que al 60%.

Així, sempre que l'ús requereixi permís, com més baixa sigui la bateria, millor? Depèn de si deixeu que la bateria de liti no participi en la càrrega i descàrrega, com ara emmagatzemar-la en espera o utilitzar només energia externa (només envelliment del calendari en aquest moment), o la deixeu participar en la càrrega i descàrrega (l'envelliment del cicle és dominant a aquesta vegada).

En el primer cas, la potència és efectivament tan baixa com sigui possible. Tanmateix, si la bateria és massa baixa, el risc de fam provocat per oblidar-se de recarregar la bateria és encara més gran. Sota la circumstància d'assegurar-se que la bateria no es mori de fam, l'efecte de protecció és millor si la bateria es descarrega al 5% o fins i tot prop del 0% i després s'emmagatzema.

En aquest darrer cas, la situació és una mica més complicada. Quan la bateria és massa baixa, la resistència interna de la bateria augmentarà. Fem una hipòtesi extrema per il·lustrar aquest problema ocult. La capacitat d'una determinada bateria és de 10Wh. La seva resistència interna és molt alta quan la seva potència és del 0~10%, de manera que quan emmagatzemeu 1Wh d'energia per carregar la potència del 0% al 10%, només podeu utilitzar 0,1Wh quan la traieu i l'altre 0,9. Wh està funcionant al dispositiu. Quan es converteix en calor a la bateria. En aquest moment, només vam aconseguir l'ús efectiu de 0,1 Wh, però vam provocar un envelliment del cicle d'1 Wh a la bateria. La resistència interna és baixa quan la seva potència està entre el 98% i el 100%. Tot i que el cicle d'envelliment provocat per la bateria del 98% al 100% és de només 0,2Wh, genera menys calor durant l'ús i també pot obtenir un valor efectiu de 0,1Wh. utilitzar. Tot i que l'envelliment de la mateixa bateria de 0,2 Wh amb alta potència serà superior a l'envelliment equivalent de 0,2 Wh amb baixa potència, també és probable que sigui inferior a l'1Wh real de baixa potència.

Entre les dades limitades que puc trobar, no sé si el nivell de la bateria és inferior al 20%, si l'alta resistència interna comporta un major dany o la baixa càrrega de la bateria té un major benefici, així que no puc respondre aquí. La bateria hauria d'estar tan baixa? Però el que és segur és que almenys a un nivell de potència superior al 40% es pot ignorar la resistència interna de la bateria. Per tant, per exemple, mantenir la potència al 40%±20% és més beneficiós que mantenir-la al 60%±20%.

(2) Temperatura

Quina temperatura és la més amigable per a les bateries de liti? Les dades obtingudes de diferents estudis no són exactament les mateixes, però són aproximadament semblants a la temperatura còmoda del cos humà. Per tant, manteniu la temperatura a una temperatura ambient que us faci còmode.

A temperatures més altes (gairebé més altes que la temperatura oral normal d'una persona), el procés d'envelliment és molt més ràpid de totes maneres.

A una temperatura més baixa (gairebé 0 °C), l'emmagatzematge no és bàsicament cap problema, però si es carrega, provocarà més danys del que és habitual.

A temperatures extremadament baixes (gairebé<20 °c),="" fins="" i="" tot="" l'emmagatzematge="" no="" és="">

(Insert: La investigació sobre la humitat sembla que es veu rarament, però segons el sentit comú, no us penseu que està massa humida...)

(3) Profunditat de descàrrega cada vegada

Com menys profunda sigui la càrrega i la profunditat de descàrrega, millor. És molt millor carregar durant un curt període de temps unes quantes vegades més al dia que carregar la bateria gairebé completament cada dia i tornar-la a carregar a la nit.

Potser tingueu una pregunta: si la càrrega és poc profunda,'no augmentaria naturalment el nombre de cicles? Per exemple, si podem utilitzar 500 cicles segons el 100% de la profunditat de càrrega i descàrrega, no esperem, per descomptat, utilitzar 1000 cicles segons la profunditat del 50%? De fet, aquest no és el cas. Els investigadors diuen que cada cicle es basa en la quantitat acumulada de càrrega i descàrrega arribada al 100%. Sota aquesta definició, encara arribem a la conclusió que com menys profund sigui la càrrega i la descàrrega, millor, el que significa que, per exemple, a una profunditat del 50%, podeu comptar amb 2000 temps de càrrega i descàrrega.

(4) Taxa de càrrec

Una taxa de càrrega més baixa és millor. Si no teniu pressa, es recomana reduir l'ús de la càrrega ràpida. No obstant això, la taxa de càrrega ràpida de productes digitals com ara telèfons mòbils i tauletes és com a màxim d'uns 2C, que és molt inferior als 5C o fins i tot als 15C que els investigadors van trobar més perjudicials durant l'estudi. Per tant, la velocitat de càrrega d'aquests dispositius és un factor relativament petit.

(5) Temps i nombre de cicles

Això és evident. Com més nova sigui la bateria i menys utilitzada, menor serà la pèrdua de capacitat. Tanmateix, si hi ha un dispositiu nou, posar-lo en menys ús significa que el temps s'emportarà més vida útil, en lloc de convertir-lo en temps d'ús per acompanyar-nos. Això sembla ser més que un problema tècnic. Els benèvols veuen la benevolència, i els savis veuen la saviesa.

Per resumir l'anterior:

Intenta utilitzar i carregar bateries de liti a temperatura ambient;

Trieu un nivell de potència relativament baix, mantingueu el nivell de potència real per sobre i per sota, i eviteu estar sempre carregat completament;

Carregueu i descarregueu lleugerament, mengeu cada cop més àpats;