Jak prodloužit životnost lithiových baterií
1. Některé známé základní znalosti
Jako dobíjecí baterie mají lithium-iontové baterie mnoho výhod, jako je vysoká hustota energie, a jsou nyní široce používány v digitálních produktech.
(1) Některé dříve dobíjecí baterie, jako jsou nikl-kadmiové baterie, mají paměťový efekt. Pokud není baterie vybitá a začne se nabíjet, při příštím vybití a umístění na toto místo ji již nelze umístit, což má za následek snížení kapacity baterie; pokud není baterie plně nabitá, začne se vybíjet, pak se příště nabije a poté dobije na toto místo , Nelze ji nabít, což také vede ke snížení kapacity. Pro nikl-kadmiové baterie a další baterie, které mají paměťový efekt, je proto nejlepší způsob použití, když je dobijete, když jsou vybité, a použijte, když jsou plné.
Lithiové baterie tento efekt nemají. Naopak plné nabití a vybití lithiové baterie značně poškodí kapacitu lithiové baterie. Lithiovou baterii tedy není nutné plně nabíjet.
(2) Lithiové baterie jsou extrémně škodlivé, ať jsou přebité nebo přebité. Pokud je přebitá, trvale poškodí kapacitu lithiové baterie; pokud je přebitý, hrozí nebezpečí, jako je výbuch. Nebezpečí přebití však nehrozí, pokud je lithiové bateriové zařízení připojeno přes noc, protože tato zařízení samozřejmě po úplném nabití přestanou nabíjet nebo sníží proud na velmi nízkou úroveň (pouze pro doplnění malého množství spotřeba energie přes noc). Ve skutečnosti desetidolarová lithiová baterie 18650, kterou obvykle používám při kutilech, má vestavěnou ochrannou desku, takže ji určitě budete mít na mobilních telefonech a tak dále.
Pokud je příliš vybitá, lithiová baterie se již nebude nabíjet a nelze ji přímo použít. Pro speciální aktivaci je potřeba jej rozebrat; pokud je nadměrně vybitá, bude úplně"vyhladovět k smrti" a zcela nepoužitelný. Protože lithiová baterie sama o sobě má určitý stupeň samovybíjení, je nutné před dlouhodobým skladováním lithiové baterie zajistit, aby zařízení mělo určité množství energie, aby se zabránilo vybití baterie; po určité době zkontrolujte, zda není nutné ji dobít.
(3) Životnost lithiové baterie skutečně souvisí s nabíjecím proudem (nebo rychlostí nabíjení). Dá se tedy říci, že životnost lithiové baterie souvisí s napájením. Obecně lze říci, že při použití rychlonabíjení bude životnost lithiových baterií nižší. Pokud však proud nepřekročí množství plného nabití za 1 hodinu, vliv rychlosti nabíjení na životnost není významný.
Jediný"problém" při použití power bank, počítačových USB portů atd. je, že napájecí proud je relativně malý a nabíjení je velmi pomalé; pro výdrž baterie to není škodlivé. Kromě extrémně podřadných nabíječek dnešní zařízení' v zásadě nenabíjejí zdroj nabíjecího proudu, na rozdíl od počátků musí být každá baterie mobilního telefonu vybavena speciální nabíječkou. Naopak pomalejší nabíjecí proud baterii více chrání.
(4) Lithiové baterie se nejlépe provozují při pokojové teplotě. Používání lithiových baterií při vysokých teplotách, jejich nabíjení nebo dlouhodobé skladování trvale sníží kapacitu. Nabíjení lithiové baterie při nízké teplotě (<0°c) způsobí="" trvalé="" poškození,="" ale="" pouze="" při="" použití="" při="" nízké="" teplotě="" dojde="" v="" podstatě="" pouze="" k="" dočasnému="" snížení="" kapacity="" a="" obnoví="" se,="" když="" se="" vrátí="" na="" normální="" teplotu.="" skladovat="" lithiové="" baterie="" při="" nižších="" teplotách="" není="" velký="" problém,="" ale="" nelze="" je="" skladovat="" při="" příliš="" nízkých="" teplotách="" příliš="">
2. Podrobnější znalosti
Ztráta kapacity lithiových baterií je extrémně složitý proces zahrnující mnoho faktorů. Není zde prostor pro vysvětlení konkrétního mechanismu, jehož prostřednictvím má každý faktor vliv, ale pro stručný výčet těchto faktorů.
Ztráta kapacity lithiových baterií lze rozdělit na dvě části: ztrátu kapacity v průběhu času (kalendární stárnutí) (lithiová baterie je ponechána nevyužitá, kapacita se sníží po dlouhou dobu) a ztrátu kapacity způsobenou používáním (cyklické stárnutí). ).
Pokud jde o prvně jmenované, hlavními faktory jsou:
Stav nabití. To se týká místa, kde je výkon v celkové kapacitě. Například je to 40 % nebo 60 %;
Teplota (Temperature);
Doba uložení (čas).
Pokud jde o posledně uvedené, hlavními faktory jsou:
Hloubka vybití pokaždé. Například pokaždé, když nabijete z 0 % na 100 % a poté nabijete na 0 %, nebo začnete nabíjet, když je baterie nabitá na 20 %, a odpojíte ji, když dosáhne 80 %. To není totéž;
State of Charge (State of Charge), který je běžně označován jako elektřina. Pro stejné DoD může být průměrný SoC jiný. Například, když je baterie udržována mezi 40 % a 100 % a baterie je udržována mezi 20 % a 80 %, ačkoli hloubka nabití a vybití je stejná, dopad na baterii je odlišný kvůli různému stavu nabíjení. ;
Sazba poplatku (sazba poplatku). Pokud nabíjecí proud dokáže plně nabít baterii za 1 hodinu, říkáme, že rychlost nabíjení je v průměru 1C; pokud nabíjecí proud dokáže plně nabít baterii za 2 hodiny, říkáme, že rychlost nabíjení je v průměru 0,5 C; a tak dále;
Teplota (Temperature);
Počet cyklů. Je zřejmé, že jízda na kole na dvě stě cyklů je ztrátovější než sto cyklů...
Kromě toho existují některé faktory, které jsou téměř mimo naši kontrolu. Například lithiová baterie v počáteční fázi použití podstoupí proces tvorby filmu na rozhraní fáze pevného elektrolytu (film SEI). Tento proces spotřebovává určité množství iontů lithia. Dokud je potřeba používat baterii, tento proces nelze obejít, takže o tom nemusíme příliš přemýšlet.
Kalendářní stárnutí a cyklické stárnutí jsou v zásadě nezávislé. Pokud tedy zařízení může přímo používat externí zdroj energie bez nabíjení a vybíjení lithiové baterie, lze se vyhnout cyklickému stárnutí, což je výhodné pro životnost lithiové baterie. V jakém SoC bychom však měli zůstat? To je to, o čem bude řeč níže: kvalitativní zákon o vlivu různých faktorů na ztrátu života lithiových baterií.
(1) Stav nabití
Studie ukázaly, že když je SoC nižší, zpozdí se jak kalendářní stárnutí, tak stárnutí cyklu. Pokud tedy chceme minimalizovat životnost lithiových baterií, měli bychom jejich výkon udržovat na nízké úrovni. Pokud například chcete, aby zařízení přímo využívalo externí zdroj energie bez nabíjení a vybíjení lithiové baterie, je lepší udržovat výkon na 40 % než na 60 %.
Takže pokud použití vyžaduje povolení, čím nižší baterie, tím lépe? Záleží na tom, zda necháte lithiovou baterii, aby se nepodílela na nabíjení a vybíjení, jako je její uskladnění nebo používání pouze externího napájení (v tuto chvíli pouze kalendářní stárnutí), nebo ji necháte, aby se účastnila nabíjení a vybíjení (cyklické stárnutí je dominantní při tentokrát).
V prvním případě je výkon skutečně co nejnižší. Pokud je však baterie příliš vybitá, je riziko hladovění způsobené zapomenutím baterie ještě větší. Za předpokladu, že baterie neumře hlady, je ochranný účinek lepší, když je baterie vybitá na 5 % nebo dokonce blízko 0 % a poté uložena.
V druhém případě je situace o něco složitější. Když je baterie příliš nízká, vnitřní odpor baterie se zvýší. Nechť' udělá extrémní hypotézu pro ilustraci tohoto skrytého problému. Kapacita určité baterie je 10Wh. Jeho vnitřní odpor je velmi vysoký, když je jeho výkon 0~10%, takže když uložíte 1Wh energie k nabití energie z 0% na 10%, můžete použít pouze 0,1Wh, když ji vyjmete, a zbývající 0,9 Kdo v zařízení pracuje. Při přeměně na teplo na baterii. V tuto chvíli jsme dosáhli efektivního využití pouze 0,1 Wh, ale způsobili cyklické stárnutí baterie o 1 Wh. Vnitřní odpor je nízký, když je jeho výkon mezi 98 % a 100 %. Přestože cyklické stárnutí způsobené baterií z 98 % na 100 % je pouze 0,2 Wh, během používání generuje méně tepla a může také dosáhnout efektivní hodnoty 0,1 Wh. použití. Ačkoli stárnutí stejné 0,2Wh baterie při vysokém výkonu bude větší než ekvivalentní 0,2Wh stárnutí při nízkém výkonu, je také pravděpodobné, že bude nižší než skutečná 1Wh nízkého výkonu.
Mezi omezenými údaji, které jsem našel, nemohu říci, zda je úroveň baterie nižší než 20 %, zda vysoký vnitřní odpor přináší větší škody, nebo má větší přínos nízké nabití baterie, takže zde nemohu odpovědět. Měla by být baterie tak vybitá? Jisté ale je, že minimálně při úrovni výkonu nad 40 % lze vnitřní odpor baterie ignorovat. Proto je například udržování výkonu na 40%±20% výhodnější než udržování na 60%±20%.
(2) Teplota
Jaká teplota je nejšetrnější k lithiovým bateriím? Data získaná z různých studií nejsou úplně stejná, ale zhruba se podobají příjemné teplotě lidského těla. Teplotu tedy udržujte na pokojové teplotě, která vám zajistí pohodlí.
Při vyšších teplotách (téměř vyšších než je normální orální teplota osoby') je proces stárnutí stejně mnohem rychlejší.
Při nižší teplotě (téměř 0°C) není skladování v podstatě žádný problém, ale pokud je nabitý, způsobí větší škody než obvykle.
Při extrémně nízkých teplotách (téměř<20°c) není="" vhodné="" ani="">
(Vložte: Výzkum vlhkosti se zdá být málokdy k vidění, ale podle zdravého rozumu si nemyslete, že je příliš vlhký...)
(3) Hloubka vybití pokaždé
Čím menší je hloubka náboje a výboje, tím lépe. Je mnohem lepší nabíjet krátkodobě několikrát denně, než baterii nabíjet téměř úplně každý den a pak ji znovu nabíjet v noci.
Můžete mít otázku: Pokud je náboj mělký, nezvýšil by se přirozeně't počet cyklů? Například, pokud můžeme použít 500 cyklů podle 100% hloubky nabití a vybití, ne' neočekáváme samozřejmě použití 1000 cyklů podle 50% hloubky? Ve skutečnosti tomu tak není. Výzkumníci říkají, že každý cyklus je založen na kumulativním množství nabití a vybití dosažených 100%. Pod touto definicí stále dostáváme závěr, že čím mělčí nabití a vybití, tím lépe, což znamená, že například v hloubce 50% můžete počítat s 2000 časy nabití a vybití.
(4) Sazba poplatků
Nižší rychlost nabíjení je lepší. Pokud nespěcháte, doporučuje se omezit používání rychlonabíjení. Rychlost rychlého nabíjení digitálních produktů, jako jsou mobilní telefony a tablety, je však nanejvýš asi 2C, což je mnohem méně než 5C nebo dokonce 15C, které výzkumníci během studie zjistili jako škodlivější. Proto je rychlost nabíjení těchto zařízení relativně malým faktorem.
(5) Čas a počet cyklů
To je zřejmé. Čím novější baterie a čím méně se používá, tím menší ztráta kapacity samozřejmě bude. Pokud však existuje nové zařízení, jeho uvedení na menší používání znamená, že čas ubere delší životnost, místo aby se proměnil v čas používání, který nás bude doprovázet. Zdá se, že jde o více než jen technický problém. Shovívaví vidí shovívavost a moudří vidí moudrost.
Abychom shrnuli výše uvedené:
Zkuste používat a nabíjet lithiové baterie při pokojové teplotě;
Zvolte relativně nízkou úroveň výkonu, udržujte aktuální úroveň výkonu nad a pod ní a vyhněte se vždy plnému nabití;
Lehce nabíjejte a vybíjejte, jezte méně a více jídel;
