लिथियम बैटरियां वास्तव में कितने समय तक चलती हैं? सच्चाई सामने आई

लिथियम-आयन बैटरी एक प्रकार की बैटरी है जो नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के रूप में लिथियम धातु या लिथियम मिश्र धातु का उपयोग करती है और गैर-जलीय इलेक्ट्रोलाइट समाधान का उपयोग करती है। सबसे पहले 1912 में गिल्बर्ट एन. लुईस द्वारा लिथियम धातु बैटरी का प्रस्ताव और अध्ययन किया गया था। 1970 के दशक में, एम.एस. व्हिटिंघम ने लिथियम-आयन बैटरी का प्रस्ताव रखा और उनके अध्ययन की शुरुआत की। लिथियम धातु के अत्यधिक सक्रिय रासायनिक गुणों के कारण, इसके संसाधन, भंडारण और उपयोग के लिए बहुत सख्त पर्यावरणीय नियंत्रण की आवश्यकता होती है। इसलिए, लंबे समय तक लिथियम-आयन बैटरी का व्यापक रूप से उपयोग नहीं किया गया। विज्ञान और प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, लिथियम-आयन बैटरी अब मुख्यधारा बन गई हैं।

लिथियम बैटरियों को व्यापक रूप से दो श्रेणियों में वर्गीकृत किया जा सकता है: लिथियम धातु बैटरियाँ और लिथियम-आयन बैटरियाँ। लिथियम-आयन बैटरियों में धात्विक लिथियम नहीं होता है और ये चार्ज होने योग्य होती हैं। चार्ज होने वाली बैटरियों की पाँचवीं पीढ़ी, लिथियम धातु बैटरी, का विकास 1996 में किया गया था। लिथियम-आयन बैटरियों की तुलना में इनकी सुरक्षा, विशिष्ट क्षमता, स्व-निर्वहन दर और मूल्य-प्रदर्शन अनुपात बेहतर होता है। उच्च तकनीकी आवश्यकताओं के कारण, वर्तमान में केवल कुछ ही देशों की कंपनियाँ लिथियम धातु बैटरियाँ उत्पादित कर पा रही हैं।

क्या लिथियम-आयन बैटरियों को केवल 500 बार चार्ज और डिस्चार्ज किया जा सकता है?

अधिकांश उपभोक्ताओं ने शायद यह सुना होगा कि लिथियम बैटरियों का जीवनकाल "500 चक्र" होता है, जिसका अर्थ है 500 चार्ज-डिस्चार्ज चक्र। इसके बाद, बैटरी को "मृत" माना जाता है। कई लोग बैटरी को केवल तब चार्ज करने की कोशिश करते हैं जब वह पूरी तरह से खाली हो जाती है। लेकिन क्या यह वास्तव में बैटरी के जीवनकाल को बढ़ाता है?

❌ उत्तर नहीं है। लिथियम बैटरी का जीवनकाल "500 बार" होता है, जो इसके चार्ज होने की संख्या को संदर्भित नहीं करता है, बल्कि एक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र को संदर्भित करता है।

चार्जिंग चक्र का अर्थ है बैटरी के पूरी तरह चार्ज से लेकर पूरी तरह खाली होने और फिर से पूरी तरह चार्ज होने की प्रक्रिया, जो कि एक बार चार्ज करने के समान नहीं है। उदाहरण के लिए, यदि एक लिथियम बैटरी पहले दिन अपनी क्षमता के आधे हिस्से का उपयोग करके पूरी तरह चार्ज कर ली जाती है, और दूसरे दिन भी ऐसा ही किया जाता है, तो इसे केवल एक चार्जिंग चक्र माना जाता है, दो नहीं। इसलिए, आमतौर पर एक चक्र पूरा करने में कई चार्जिंग चक्र लगते हैं। प्रत्येक बार चार्जिंग चक्र पूरा होने पर बैटरी की क्षमता में थोड़ी कमी आती है। हालाँकि, यह कमी बहुत ही छोटी होती है; उच्च गुणवत्ता वाली बैटरियाँ कई चार्जिंग चक्रों के बाद भी अपनी मूल क्षमता का लगभग 80% बनाए रखती हैं, और कई लिथियम-आयन बैटरी से चलने वाले उत्पाद दो या तीन साल बाद भी सामान्य रूप से काम करते रहते हैं। बेशक, लिथियम-आयन बैटरियों को उनके जीवनकाल के अंत तक पहुँचने पर बदलने की आवश्यकता होती है।

इस प्रकार के 500 चक्रों का तात्पर्य है कि निर्माता निरंतर डिस्चार्ज की गहराई (उदाहरण के लिए, 80%) पर लगभग 625 बार चार्ज होने वाले चक्र प्राप्त करता है, जिससे 500 चार्जिंग चक्र तक पहुँचा जा सकता है। (80% * 625 = 500) (लिथियम बैटरी की क्षमता में कमी जैसे कारकों को नजरअंदाज करते हुए)।

हालांकि, वास्तविक जीवन में विभिन्न कारकों के कारण, खासकर इस तथ्य के कारण कि चार्जिंग के दौरान डिस्चार्ज की गहराई स्थिर नहीं होती है, "500 चार्जिंग चक्र" केवल बैटरी जीवन के लिए एक संदर्भ के रूप में उपयोग किया जा सकता है।

सही कथन यह है: लिथियम बैटरी का जीवन चार्जिंग चक्रों की पूर्ण हुई संख्या से संबंधित होता है, लेकिन चार्ज की संख्या से सीधे संबंधित नहीं होता है।

सरल शब्दों में कहें, उदाहरण के लिए, यदि एक लिथियम बैटरी का उपयोग पहले दिन उसकी क्षमता के केवल आधे हिस्से तक किया जाता है और फिर उसे पूरी तरह चार्ज किया जाता है, और दूसरे दिन भी ऐसा ही किया जाता है, तो इसे केवल एक चार्जिंग चक्र के रूप में गिना जाता है, दो नहीं। इसलिए, आमतौर पर एक चक्र पूरा करने में कई चार्जिंग चक्र लगते हैं। प्रत्येक बार जब एक चार्जिंग चक्र पूरा होता है, तो बैटरी की क्षमता में थोड़ी कमी आती है। हालाँकि, यह कमी बहुत ही थोड़ी होती है; उच्च-गुणवत्ता वाली बैटरियाँ कई चार्जिंग चक्रों के बाद भी अपनी मूल क्षमता का 80% तक बरकरार रखती हैं। यही कारण है कि कई लिथियम-आयन बैटरी से चलने वाले उत्पाद दो या तीन साल बाद भी सामान्य रूप से काम करते रहते हैं। बेशक, जब लिथियम-आयन बैटरी का जीवनकाल समाप्त हो जाता है, तो उन्हें अंततः बदलने की आवश्यकता होती है।

लिथियम बैटरी का जीवनकाल सामान्यतः 300-500 चार्जिंग चक्रों का होता है। मान लें कि एक बार पूर्ण डिस्चार्ज से Q इकाई बिजली प्राप्त होती है, और प्रत्येक चार्जिंग चक्र के बाद क्षमता में कमी की अवहेलना करते हुए, एक लिथियम बैटरी अपने जीवनकाल में कुल मिलाकर 300Q-500Q इकाई बिजली प्रदान या पुनः भरण कर सकती है। इसलिए, यदि आप प्रत्येक बार बैटरी क्षमता का आधा उपयोग करने के बाद चार्ज करते हैं, तो इसे 600-1000 बार चार्ज किया जा सकता है; यदि आप प्रत्येक बार बैटरी क्षमता का एक तिहाई उपयोग करने के बाद चार्ज करते हैं, तो इसे 900-1500 बार चार्ज किया जा सकता है। और इसी तरह। यदि आप अनियमित रूप से चार्ज करते हैं, तो चार्ज की संख्या अनिश्चित होती है। संक्षेप में, चाहे आप किसी भी तरह चार्ज करें, पुनः भरी गई बिजली की कुल मात्रा 300Q-500Q पर स्थिर रहती है। इसलिए, हम इसे इस तरह भी समझ सकते हैं: लिथियम बैटरी का जीवनकाल उसके द्वारा चार्ज हो सकने वाली बिजली की कुल मात्रा से संबंधित होता है, चार्जिंग चक्रों की संख्या से नहीं। गहरा डिस्चार्ज/गहरा चार्ज और उथला डिस्चार्ज/उथला चार्ज का लिथियम बैटरी के जीवनकाल पर प्रभाव लगभग समान होता है।

वास्तव में, लिथियम बैटरियों के लिए उथला निर्वहन और उथला आवेश अधिक लाभकारी होता है। गहरा निर्वहन और गहरा आवेश केवल तब आवश्यक होता है जब उत्पाद का पावर मॉड्यूल लिथियम बैटरी को कैलिब्रेट कर रहा हो। इसलिए, लिथियम बैटरी से चलने वाले उत्पादों को प्रक्रिया के बारे में बहुत अधिक विशेष ध्यान देने की आवश्यकता नहीं होती है; सुविधा को प्राथमिकता दी जानी चाहिए। जब चाहें उन्हें चार्ज करें, बिना यह सोचे कि इससे उनके आयुष्य पर प्रभाव पड़ेगा।

यदि लिथियम बैटरियों का उपयोग निर्दिष्ट संचालन तापमान से अधिक के वातावरण में किया जाता है (35°C से अधिक), तो बैटरी की क्षमता लगातार कम होती जाएगी, जिसका अर्थ है कि बैटरी की बिजली आपूर्ति का समय सामान्य की तुलना में कम होगा। ऐसे तापमान पर उपकरणों को चार्ज करने से बैटरी को और अधिक नुकसान होगा। यहां तक कि अपेक्षाकृत गर्म वातावरण में बैटरियों को संग्रहीत करने से भी उनकी गुणवत्ता में कुछ नुकसान होना अपरिहार्य है। इसलिए, उचित संचालन तापमान बनाए रखना लिथियम बैटरियों के आयुष्य को बढ़ाने का एक अच्छा तरीका है।

यदि आप लिथियम बैटरियों का उपयोग कम तापमान वाले वातावरण में, अर्थात् 4°C से नीचे, करते हैं, तो आप पाएंगे कि बैटरी का जीवनकाल कम हो जाता है, और मोबाइल फोन में कुछ मूल लिथियम बैटरियां कम तापमान वाले वातावरण में चार्ज भी नहीं हो पातीं। लेकिन अधिक चिंता न करें, यह केवल एक अस्थायी स्थिति है। उच्च तापमान वाले वातावरण में उपयोग के विपरीत, एक बार तापमान बढ़ जाने के बाद, बैटरी के अंदर के अणु गर्म हो जाते हैं और तुरंत अपनी पिछली क्षमता को पुनः प्राप्त कर लेते हैं।

लिथियम-आयन बैटरी के प्रदर्शन को अधिकतम करने के लिए, इसका लगातार उपयोग करने की आवश्यकता होती है ताकि इसके अंदर के इलेक्ट्रॉन्स लगातार प्रवाहित होते रहें। यदि आप अपनी लिथियम बैटरी का अक्सर उपयोग नहीं करते हैं, तो प्रत्येक महीने एक पूर्ण चार्जिंग चक्र पूरा करना याद रखें और चार्ज कैलिब्रेशन करें, अर्थात् एक गहन डिस्चार्ज के बाद गहन चार्ज करें।

उचित शब्द "चार्ज-डिस्चार्ज चक्र" है, "चार्ज की संख्या" नहीं। एक चक्र उस समय को संदर्भित करता है जब बैटरी पूरी तरह चार्ज से पूरी तरह से खाली हो जाती है। यदि आपकी बैटरी पूरी तरह चार्ज है, अपनी क्षमता का एक-दसवाँ भाग उपयोग करती है, और फिर से पूरी तरह चार्ज कर दी जाती है, तो यह एक चक्र का एक-दसवाँ भाग है। एक चक्र पूरा करने के लिए आपको इसे 10 बार चार्ज और डिस्चार्ज करने की आवश्यकता होगी। इसी तरह, यदि आप पूर्ण चार्ज से शुरू करते हैं, आधी क्षमता का उपयोग करते हैं, फिर पूरी तरह चार्ज करते हैं, फिर दोबारा आधी क्षमता तक उपयोग करते हैं, और फिर दोबारा पूरी तरह चार्ज करते हैं, तो यह भी एक चक्र है—आपने इसे दो बार चार्ज किया है। इसलिए, एक चक्र केवल "बैटरी से डिस्चार्ज की गई बिजली की कुल मात्रा" पर निर्भर करता है, और "चार्ज की संख्या" से कोई सीधा संबंध नहीं होता।

इसके अतिरिक्त, चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों की यह नाममात्र संख्या इतना नहीं कहती कि चक्र पूरे हो जाने के बाद बैटरी का उपयोग असंभव हो जाता है। बल्कि, इसका अर्थ है कि इतने चक्रों के बाद, बैटरी की विद्युत ऊर्जा संग्रहीत करने की क्षमता एक निश्चित स्तर तक कम हो जाएगी।

उदाहरण के लिए, एक निश्चित लिथियम बैटरी के नामांकित चार्ज-डिस्चार्ज चक्र जीवन की संख्या "500 चक्रों के बाद इसकी नामांकित क्षमता का कम से कम 60%" होती है।

दूसरे शब्दों में, 500 चक्रों के बाद, इस बैटरी में केवल लगभग 60% क्षमता शेष रह जाती है जो इसके नए होने के समय थी। इसका प्रदर्शन कुछ हद तक कम हो गया है। यही इसका मुख्य तथ्य है।

लिथियम बैटरी के लिए चार्जिंग चक्रों की संख्या की कोई निश्चित सीमा नहीं होती। प्रतिष्ठित निर्माताओं की बैटरियाँ आमतौर पर कम से कम 500 चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों का सामना कर सकती हैं जबकि अपनी प्रारंभिक क्षमता का 80% से अधिक बनाए रखती हैं, जिसका अर्थ है कि वे एक बार चार्ज करने पर दो साल तक चल सकती हैं। आमतौर पर, 1000 चार्ज चक्रों के बाद मोबाइल फोन की बैटरी का जीवनकाल महत्वपूर्ण रूप से कम हो जाता है।

मोबाइल फोन बैटरी की देखभाल के तरीके:

1. प्रत्येक बार चार्ज होने पर केवल तब बैटरी का उपयोग करें जब यह पूरी तरह चार्ज हो जाए, ताकि चार्जिंग चक्रों की संख्या कम हो और बैटरी का जीवन बढ़े।
2. आपको बैटरी को पूरी तरह से डिस्चार्ज करने की आवश्यकता नहीं है; आमतौर पर चार्ज स्तर 10% से नीचे गिरने पर इसे चार्ज करने की आवश्यकता होती है।
3. चार्ज करने के लिए मूल चार्जर का उपयोग करें; सार्वभौमिक चार्जर का उपयोग न करें।
4. चार्ज होते समय अपने फोन का उपयोग न करें।
5. अधिक चार्ज न करें; बैटरी पूरी तरह चार्ज हो जाने पर चार्जिंग बंद कर दें।

हां, प्रायोगिक परिणामों के अनुसार, लिथियम बैटरियों का जीवनकाल चार्जिंग चक्रों की संख्या में वृद्धि के साथ कम हो जाता है। आमतौर पर, लिथियम बैटरियां केवल 2000-3000 चार्जिंग चक्रों को सहन कर सकती हैं।

चक्रण का अर्थ उपयोग से है। हम बैटरियों का उपयोग कर रहे हैं और उपयोग की अवधि से चिंतित हैं। एक रिचार्जेबल बैटरी के प्रदर्शन को मापने के लिए, चक्र जीवन की परिभाषा निर्धारित की गई है। वास्तविक उपयोगकर्ता अनुभव बहुत भिन्न होते हैं, और विभिन्न स्थितियों में परीक्षण तुलनीय नहीं होते हैं। तुलना करने के लिए, चक्र जीवन की परिभाषा को मानकीकृत करना आवश्यक है।

राष्ट्रीय मानक लिथियम बैटरियों के चक्र जीवन के लिए निम्नलिखित परीक्षण स्थितियों और आवश्यकताओं को निर्दिष्ट करता है: 20℃±5℃ के परिवेश तापमान पर, 1C पर आवेशित करें। जब बैटरी की टर्मिनल वोल्टता 4.2V के आवेशण सीमा वोल्टता तक पहुँच जाए, तो स्थिर वोल्टता आवेशण में स्विच करें जब तक कि आवेशण धारा 1/20C से कम या बराबर न हो जाए। आवेशण बंद कर दें और इसे 0.5 घंटे से 1 घंटे तक विश्राम करने दें। फिर 1C धारा पर 2.75V की समाप्ति वोल्टता तक निरावेशित करें। निरावेशन पूरा होने के बाद, अगले आवेश-निरावेश चक्र की शुरुआत से पहले 0.5 घंटे से 1 घंटे तक विश्राम करें। जब लगातार दो निरावेशन समय 36 मिनट से कम हो जाएँ, तो चक्र जीवन समाप्त माना जाता है। चक्रों की संख्या 300 से अधिक होनी चाहिए।

राष्ट्रीय मानक की व्याख्या:

1. इस परिभाषा में यह निर्दिष्ट किया गया है कि चक्र जीवन परीक्षण गहरे आवेश-गहरे निरावेशन विधि का उपयोग करके किया जाता है ;
2. नियमों में व्यवस्था है कि, इस मॉडल के अनुसार, लिथियम बैटरियों के चक्र जीवन के बाद ≥300 चक्रों के बाद भी उनकी क्षमता का 60% से अधिक शेष रहना चाहिए .

हालांकि, विभिन्न चक्रीय मोड़ प्रणालियों से चक्र की संख्या में भारी अंतर आता है। उदाहरण के लिए, अन्य सभी स्थितियों को अपरिवर्तित रखते हुए, चक्र जीवन परीक्षण के दौरान समान बैटरी मॉडल के लिए स्थिर वोल्टेज को 4.2V से बदलकर 4.1V कर देने से बैटरी को गहराई से चार्ज नहीं किया जाता है, और अंतिम परीक्षण परिणामों में चक्र जीवन में लगभग 60% की वृद्धि देखी जाती है। इसलिए, यदि कटऑफ वोल्टेज को 3.9V तक बढ़ा दिया जाए, तो चक्र संख्या में कई गुना वृद्धि होनी चाहिए।

यह दावा कि प्रत्येक चार्ज-डिस्चार्ज चक्र बैटरी के जीवन को कम करता है, इसे समझना महत्वपूर्ण है। लिथियम बैटरी चार्जिंग चक्र को तब परिभाषित किया जाता है जब एक लिथियम बैटरी पूरी तरह चार्ज होने से लेकर पूरी तरह खाली होने और फिर से पूरी तरह चार्ज होने की प्रक्रिया पूरी कर लेती है। यह एक बार चार्ज करने के समान नहीं है। इसके अतिरिक्त, जब चक्र गणना पर चर्चा की जाती है, तो उन परिस्थितियों पर विचार करना आवश्यक होता है जिनके तहत चक्र किया जाता है। इन परिस्थितियों पर विचार किए बिना चक्र गणना पर चर्चा करना निरर्थक है, क्योंकि बैटरी जीवन का आकलन करने के लिए चक्र गणना एक साधन है, अंतिम लक्ष्य नहीं!