Hvordan forlenge levetiden til litiumbatterier
1. Noe kjent grunnkunnskap
Som et oppladbart batteri har litium-ion-batterier mange fordeler som høy energitetthet, og er nå mye brukt i digitale produkter.
(1) Noen tidlige oppladbare batterier, for eksempel nikkel-kadmium-batterier, har en minneeffekt. Hvis batteriet ikke er brukt opp og begynner å lades, kan det ikke lenger plasseres neste gang det utlades og plasseres på dette stedet, noe som resulterer i en reduksjon i batterikapasiteten; hvis batteriet ikke er fulladet, vil det begynne å lades ut, neste gang vil det lades og deretter lades til dette stedet , Det kan ikke lades, noe som også fører til en reduksjon i kapasitet. Derfor, for nikkel-kadmium-batterier og andre batterier som har en minneeffekt, er den beste måten å bruke dem på å lade dem opp når de er brukt opp og bruke dem når de er fulle.
Litiumbatterier har ikke denne effekten. Tvert imot, full lading og utlading av litiumbatteriet vil i stor grad skade kapasiteten til litiumbatteriet. Litiumbatteriet trenger derfor ikke å være fulladet.
(2) Litiumbatterier er ekstremt skadelige enten de er overladet eller overutladet. Hvis det er overladet, vil det permanent skade kapasiteten til litiumbatteriet; hvis den er overladet, vil det være risiko som eksplosjon. Det er imidlertid ingen fare for overlading hvis litiumbatteriet kobles til over natten, fordi disse enhetene vil selvfølgelig slutte å lade eller redusere strømmen til et veldig lavt nivå når de er fulladet (bare for å kompensere for en liten mengde strømforbruk over natten). Faktisk har ti-dollar 18650 litiumbatteriet som jeg vanligvis bruker i gjør-det-selv et innebygd beskyttelseskort, så det er garantert å ha det på mobiltelefoner og så videre.
Hvis det er overutladet, vil ikke litiumbatteriet lenger lades og kan ikke brukes direkte. Den må demonteres for spesiell aktivering; hvis den er overutladet, vil den være fullstendig"sultet i hjel" og helt ubrukelig. Derfor, fordi litiumbatteriet i seg selv har en viss grad av selvutladning, er det nødvendig å sikre at enheten har en viss mengde strøm før du lagrer litiumbatterienheten i lang tid for å forhindre at batteriet sulter; etter en viss tid, sjekk om den må lades.
(3) Levetiden til et litiumbatteri er faktisk relatert til ladestrømmen (eller ladehastigheten). Derfor kan det sies at levetiden til et litiumbatteri er relatert til strømforsyningen. Generelt sett vil levetiden til litiumbatterier være lavere hvis hurtiglading brukes. Men så lenge strømmen ikke overstiger mengden full lading på 1 time, er virkningen av ladehastigheten på levetiden ikke signifikant.
Det eneste"problemet" når du bruker strømbanker, datamaskin USB-porter, etc., er at strømforsyningsstrømmen er relativt liten og ladingen er veldig treg; for batterilevetiden er dette ikke skadelig. Bortsett fra ekstremt dårlige ladere, plukker i dag's enheter i utgangspunktet'ikke opp ladestrømkilden, i motsetning til i de tidlige dager, må hvert mobiltelefonbatteri være utstyrt med en spesiell lader. Tvert imot er den langsommere ladestrømmen mer beskyttende for batteriet.
(4) Litiumbatterier brukes best ved romtemperatur. Bruk av litiumbatterier ved høye temperaturer, lading av dem eller oppbevaring over lengre perioder vil redusere kapasiteten permanent. Lading av litiumbatteriet ved lav temperatur (<0°c) vil="" forårsake="" permanent="" skade,="" men="" bare="" bruk="" av="" det="" ved="" lav="" temperatur="" vil="" i="" utgangspunktet="" bare="" oppleve="" en="" midlertidig="" reduksjon="" i="" kapasiteten,="" og="" det="" vil="" komme="" seg="" når="" det="" går="" tilbake="" til="" normal="" temperatur.="" det="" er="" ikke="" noe="" stort="" problem="" å="" oppbevare="" litiumbatterier="" ved="" lavere="" temperaturer,="" men="" de="" kan="" ikke="" lagres="" i="" for="" lave="" temperaturer="" for="">
2. Mer detaljert kunnskap
Kapasitetstapet til litiumbatterier er en ekstremt kompleks prosess som involverer mange faktorer. Det er ikke plass her for å forklare den spesifikke mekanismen som hver faktor har innvirkning på, men en kort liste over disse faktorene.
Kapasitetstapet til litiumbatterier kan deles inn i to deler: kapasitetstapet over tid (kalenderaldring) (litiumbatteriet blir stående ubrukt, kapasiteten vil reduseres i lang tid) og kapasitetstapet forårsaket av bruk (syklusaldring) ).
Når det gjelder førstnevnte, er de viktigste faktorene som er involvert:
Ladningstilstand. Dette refererer til stedet hvor strømmen er i den totale kapasiteten. For eksempel er det 40 % eller 60 %;
Temperatur (Temperatur);
Lagringstid (tid).
Når det gjelder sistnevnte, er de viktigste faktorene som er involvert:
Utladningsdybde hver gang. For eksempel, hver gang du lader fra 0 % til 100 %, og deretter lader til 0 %, eller begynner å lade når batteriet er 20 %, og kobler det fra når det når 80 %. Dette er ikke det samme;
State of Charge (State of Charge), som ofte refereres til som elektrisitet. For samme DoD kan gjennomsnittlig SoC være annerledes. For eksempel, når batteriet opprettholdes mellom 40 % og 100 %, og batteriet opprettholdes mellom 20 % og 80 %, selv om lade- og utladingsdybden er den samme, er effekten på batteriet forskjellig på grunn av den forskjellige ladetilstanden ;
Charge rate (rate of Charge). Hvis ladestrømmen kan lade batteriet fullt på 1 time, sier vi at ladehastigheten er 1C i gjennomsnitt; hvis ladestrømmen kan lade batteriet fullt på 2 timer, sier vi at ladehastigheten er 0,5C i gjennomsnitt; og så videre;
Temperatur (Temperatur);
Antall sykluser. Åpenbart er det å sykle i to hundre sykluser mer taps enn hundre sykluser...
I tillegg er det noen faktorer som er nesten utenfor vår kontroll. For eksempel vil et litiumbatteri i den innledende bruksfasen gjennomgå en prosess for å danne en fast elektrolyttfase-grensesnittfilm (SEI-film). Denne prosessen bruker en viss mengde litiumioner. Så lenge batteriet må brukes, kan denne prosessen ikke omgås, så vi'ikke trenger å tenke for mye på det.
Kalenderaldring og syklusaldring er i utgangspunktet uavhengige. Derfor, hvis enheten direkte kan bruke en ekstern strømkilde uten å lade og utlade litiumbatteriet, kan syklusaldring unngås, noe som er gunstig for litiumbatteriets levetid. Men hvilken SoC bør vi bo i? Dette er det som vil bli diskutert nedenfor: den kvalitative loven om påvirkningen av ulike faktorer på levetidstapet til litiumbatterier.
(1) Anklagetilstand
Studier har vist at når SoC er lavere, vil både kalenderaldring og syklusaldring bli forsinket. Derfor, hvis vi ønsker å minimere levetiden til litiumbatterier, bør vi holde lav strømstyrke. Hvis du for eksempel vil at enheten skal bruke en ekstern strømkilde direkte uten å lade og utlade litiumbatteriet, er det bedre å holde strømmen på 40 % enn på 60 %.
Så, så lenge bruken krever tillatelse, er jo lavere batteri, jo bedre? Det avhenger av om du lar litiumbatteriet ikke delta i lading og utlading, for eksempel å lagre det på vent eller kun bruke ekstern strøm (kun kalenderaldring på dette tidspunktet), eller lar det delta i lading og utlading (syklusaldring er dominerende kl. denne gangen).
I førstnevnte tilfelle er effekten så lav som mulig. Men hvis batteriet er for lavt, er risikoen for sult forårsaket av å glemme å lade batteriet enda større. Under omstendighetene å sikre at batteriet ikke sulter i hjel, er beskyttelseseffekten bedre hvis batteriet utlades til 5 % eller til og med nær 0 % og deretter lagres.
I sistnevnte tilfelle er situasjonen litt mer komplisert. Når batteriet er for lavt, vil den interne motstanden til batteriet øke. La's lage en ekstrem hypotese for å illustrere dette skjulte problemet. Kapasiteten til et bestemt batteri er 10Wh. Den interne motstanden er veldig høy når effekten er 0~10 %, slik at når du lagrer 1 Wh strøm for å lade strømmen fra 0 % til 10 %, kan du bare bruke 0,1 Wh når du tar den ut, og den andre 0,9 Wh fungerer i enheten. Når omgjort til varme på batteriet. På dette tidspunktet fikk vi bare effektiv bruk av 0,1Wh, men forårsaket en syklusaldring på 1Wh til batteriet. Den interne motstanden er lav når kraften er mellom 98 % og 100 %. Selv om syklusaldringen forårsaket av batteriet fra 98 % til 100 % bare er 0,2 Wh, genererer det mindre varme under bruk og kan også oppnå en effektiv verdi på 0,1 Wh. bruk. Selv om aldring av det samme 0,2 Wh-batteriet under høy effekt vil være større enn tilsvarende 0,2 Wh-aldring under lavt strømforbruk, er det også sannsynligvis mindre enn den faktiske 1 Wh med lav effekt.
Blant de begrensede dataene jeg kan finne, kan jeg ikke si om batterinivået er mindre enn 20 %, om den høye interne motstanden gir større skade, eller om lav batterilading har en større fordel, så jeg kan ikke svare her. Bør batteriet være så lavt? Men det som er sikkert er at i det minste ved et strømnivå over 40 %, kan den interne motstanden til batteriet ignoreres. Derfor er for eksempel å holde kraften på 40%±20% mer fordelaktig enn å holde den på 60%±20%.
(2) Temperatur
Hvilken temperatur er den mest vennlige for litiumbatterier? Dataene innhentet fra forskjellige studier er ikke helt like, men de er omtrent lik den behagelige temperaturen i menneskekroppen. Så hold temperaturen ved en romtemperatur som gjør deg komfortabel.
Ved høyere temperaturer (nesten høyere enn en person's normale orale temperatur), er aldringsprosessen mye raskere uansett.
Ved lavere temperatur (nesten 0°C) er oppbevaring i utgangspunktet ikke noe problem, men lades det opp vil det gjøre mer skade enn vanlig.
Ved ekstremt lave temperaturer (nesten<20°c), er="" selv="" lagring="" ikke="">
(Sett inn: Forskningen på fuktighet ser ut til å være sjelden å se, men i følge sunn fornuft, ikke tenk at den er for fuktig...)
(3) Utladningsdybde hver gang
Jo grunnere ladnings- og utløpsdybden er, jo bedre. Det er mye bedre å lade i en kort periode flere ganger om dagen enn å lade batteriet nesten helt hver dag og så lade det igjen om natten.
Du har kanskje et spørsmål: Hvis ladningen er grunt, ville'ikke antallet sykluser øke naturlig? For eksempel, hvis vi kan bruke 500 sykluser i henhold til 100 % av lade- og utladningsdybden, forventer vi ikke å bruke 1000 sykluser i henhold til 50 % dybden? Dette er faktisk ikke tilfelle. Forskerne sier at hver syklus er basert på den kumulative mengden ladning og utladning nådde 100%. Under denne definisjonen får vi likevel konklusjonen at jo grunnere ladning og utladning, jo bedre, noe som betyr at man for eksempel ved en dybde på 50 % kan regne med 2000 lade- og utladningstider.
(4) Pris
En lavere ladehastighet er bedre. Hvis du ikke har det travelt, anbefales det å redusere bruken av hurtiglading. Hurtigladehastigheten til digitale produkter som mobiltelefoner og nettbrett er imidlertid på det meste omtrent 2C, som er langt mindre enn 5C eller til og med 15C som forskerne fant var mer skadelige under studien. Derfor er ladehastigheten til disse enhetene en relativt liten faktor.
(5) Tid og antall sykluser
Dette er åpenbart. Jo nyere batteriet er og jo mindre brukt det er, jo mindre kapasitetstap vil selvsagt være. Men hvis det er en ny enhet, betyr å sette den for mindre bruk at lengre levetid vil bli tatt bort av tiden, i stedet for å gjøre den om til brukstid for å følge oss. Dette ser ut til å være mer enn bare et teknisk problem. De velvillige ser velvilje, og de kloke ser visdom.
For å oppsummere ovenstående:
Prøv å bruke og lade litiumbatterier ved romtemperatur;
Velg et relativt lavt strømnivå, hold det faktiske strømnivået over og under det, og unngå alltid å være fulladet;
Lad og tøm lett, spis mindre og flere måltider;
