Որքան է տևում լիթիումային մարտկոցների աշխատանքը. Ճշմարտությունն այստեղ է

Լիթիում-իոնային մարտկոցները մարտկոցների այն տեսակն են, որոնք բացասական էլեկտրոդի նյութ օգտագործում են լիթիումային մետաղ կամ լիթիումային համաձուլվածքներ և ոչ ջրային էլեկտրոլիտային լուծույթ: Ամենավաղ լիթիումային մարտկոցը առաջարկել է և ուսումնասիրել է Գիլբերտ Ն. Լյուիսը 1912 թվականին: 1970-ականներին Մ.Ս. Ուիթինգհեմը առաջարկեց և սկսեց հետազոտել լիթիում-իոնային մարտկոցները: Քանի որ լիթիումային մետաղի քիմիական հատկությունները շատ ակտիվ են, դրա մշակումը, պահպանումը և օգտագործումը պահանջում են շատ խիստ շրջակա միջավայրի վերահսկողություն: Ուստի երկար ժամանակ լիթիում-իոնային մարտկոցները լայն կիրառություն չեն ստացել: Գիտության և տեխնոլոգիաների զարգացմանը զուգահեռ լիթիում-իոնային մարտկոցները այժմ դարձել են գերակշռող:

Լիթիումային մարտկոցները ընդհանուր առմամբ կարող են բաժանվել երկու կատեգորիաների՝ լիթիումային մետաղական մարտկոցներ և լիթիում-իոնային մարտկոցներ: Լիթիում-իոնային մարտկոցները չեն պարունակում մետաղական լիթիում և կրկնելի լիցքավորման հնարավորություն ունեն: Լիթիումային մետաղական մարտկոցները, որոնք հանդիսանում են կրկնելի լիցքավորվող մարտկոցների հինգերորդ սերունդը, մշակվել են 1996 թվականին: Նրանք առավել բարձր անվտանգություն, տեսակարար տարողություն, ինքնալիցքաթափման արագություն և գին-արդյունավետության հարաբերակցություն են ապահովում լիթիում-իոնային մարտկոցների համեմատ: Բարձր տեխնոլոգիական պահանջների պատճառով այսօր լիթիումային մետաղական մարտկոցներ արտադրում են միայն մի քանի երկրների ընկերություններ:

Կարելի է լիցքավորել և լիցքը վերցնել 500 անգամ լիթիում-իոնային մարտկոցների դեպքում՞

Շատ սպառողներ, հավանաբար, լսել են, որ լիթիումային մարտկոցների կյանքի տևողությունը «500 ցիկլ» է, այսինքն՝ 500 լիցքավորման-լիցքաթափման ցիկլ: Այդ սահմանից հետո մարտկոցը համարվում է «մահացած»: Շատերը փորձում են երկարաձգել մարտկոցի կյանքը՝ լիցքավորելով այն միայն այն դեպքում, երբ այն ամբողջովին լիցքը կորցրած է: Սակայն արդյո՞ք սա իրոք երկարաձգում է մարտկոցի կյանքը:

❌ Պատասխանը ոչ է։ Լիթիումե բատարեայի կյանքի տևողութիւնը «500 անգամ» է, որը չի վերաբերում լիցքավորման անգամներին, այլ մեկ լիցքավորման-արձակման ցիկլին։

Լիցքավորման ցիկլը նշանակում է մարտկոցի լիցքը լրիվ լիցքավորված վիճակից մինչև դատարկվելը, ապա կրկին լիցքավորվելու գործընթացը, որը տարբերվում է մեկ անգամ լիցքավորելուց: Օրինակ՝ եթե լիցքավորվող լիթիումային մարտկոցը օգտագործվում է իր տարողության կեսը առաջին օրը, ապա լիցքավորվում է, և նույնը կրկնվում է երկրորդ օրը, ապա սա հաշվվում է մեկ լիցքավորման ցիկլ, ոչ թե երկու: Ուստի սովորաբար մեկ ցիկլն ավարտելու համար պահանջվում է մի քանի լիցքավորման գործընթաց: Ամեն անգամ, երբ ավարտվում է լիցքավորման ցիկլ, մարտկոցի տարողությունը փոքր-ինչ նվազում է: Սակայն այս նվազումը շատ փոքր է. բարձրորակ մարտկոցները շատ լիցքավորման ցիկլերից հետո պահպանում են իրենց սկզբնական տարողության մոտ 80%-ը, և շատ լիթիում-իոնային մարտկոցներով աշխատող սարքերը երկու կամ երեք տարի անց նորմալ կերպով շարունակում են աշխատել: Իհարկե, երբ լիթիում-իոնային մարտկոցները հասնում են իրենց կյանքի վերջին, դրանք պետք է փոխարինվեն:

Այսպես կոչված 500 ցիկլը նշանակում է, որ արտադրողը ստանում է մոտ 625 վերալիցքավորման ցիկլ՝ հաստատուն թողարկման խորությամբ (օրինակ՝ 80%), հասնելով 500 լիցքավորման ցիկլի: (80% * 625 = 500) (անտեսելով լիթիումային մարտկոցի տարողության կրճատման գործոնները):

Սակայն, իրական կյանքում տարբեր գործոնների պատճառով, հատկապես՝ լիցքավորման ընթացքում թողարկման խորությունը հաստատուն չլինելու փաստի պատճառով, «500 լիցքավորման ցիկլ»-ը կարող է օգտագործվել միայն որպես մարտկոցի կյանքի տևողության տվյալ:

Ճիշտ ձևակերպումը հետևյալն է. լիթիումային մարտկոցի կյանքի տևողությունը կապված է ավարտված լիցքավորման ցիկլերի թվի հետ, սակայն անմիջականորեն կապված չէ լիցքավորումների թվի հետ:

Պարզ ասած, օրինակ, եթե լիթիումային մարտկոցը առաջին օրը օգտագործվի միայն իր տարողության կեսը, ապա լիցքավորվի ամբողջովին, և նույնը կրկնվի երկրորդ օրը, այս դեպքում հաշվվում է մեկ լիցքավորման ցիկլ, ոչ թե երկու։ Ուստի, սովորաբար մեկ ցիկլն ավարտելու համար պահանջվում է մի քանի լիցքավորման ցիկլ։ Յուրաքանչյուր անգամ, երբ ավարտվում է լիցքավորման ցիկլ, մարտկոցի տարողությունը փոքր-ինչ նվազում է։ Սակայն նվազումը շատ փոքր է. բարձրորակ մարտկոցները շատ լիցքավորման ցիկլերից հետո նույնիսկ պահպանում են իրենց սկզբնական տարողության 80 %-ը։ Այս պատճառով էլ շատ լիթիում-իոնային մարտկոցներով աշխատող սարքեր երկու կամ երեք տարի անց նորմալ աշխատում են։ Իհարկե, երբ լիթիում-իոնային մարտկոցների կյանքի տևողությունը սպառվում է, դրանք վերջնականապես պետք է փոխարինվեն։

Լիթիումային մարտկոցի կյանքի տևողությունը, ընդհանրապես, 300-500 լիցքավորման ցիկլ է: Ենթադրենք՝ մեկ ամբողջական արձակումը տալիս է Q միավոր էլեկտրաէներգիա, և անկախ լիցքավորման յուրաքանչյուր ցիկլից հետո տարողության նվազման փաստից, լիթիումային մարտկոցը կյանքի ընթացքում կարող է տալ կամ վերալիցքավորել ընդհանուր առմամբ 300Q-500Q միավոր էլեկտրաէներգիա: Ուստի, եթե լիցքավորում եք մարտկոցի կեսը օգտագործելուց հետո, այն կարող է լիցքավորվել 600-1000 անգամ. եթե լիցքավորում եք մարտկոցի մեկ երրորդը օգտագործելուց հետո, այն կարող է լիցքավորվել 900-1500 անգամ: Այսպես շարունակ: Եթե լիցքավորում եք կամայականորեն, ապա լիցքավորումների քանակը անորոշ է: Կարճ ասած՝ անկախ նրանից, թե ինչպես եք լիցքավորում, վերալիցքավորված էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր քանակը հաստատուն է և կազմում է 300Q-500Q: Ուստի կարող ենք այսպես էլ հասկանալ՝ լիթիումային մարտկոցի կյանքի տևողությունը կապված է նրանում լիցքավորված էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր քանակի հետ, այլ ոչ թե լիցքավորման ցիկլերի քանակի հետ: Մատույցի խորը արձակում/խորը լիցքավորումը և մակերեսային արձակում/մակերեսային լիցքավորումը փոքր տարբերություն ունեն լիթիումային մարտկոցի կյանքի տևողության վրա ունեցած ազդեցության տեսանկյունից:

Փաստորեն, լիթիումային մարտկոցների համար մասնակի արձակումը և մասնակի լիցքավորումը ավելի շահավետ են: Լիթիումային մարտկոցի փոխադրումը անհրաժեշտ է միայն այն դեպքում, երբ արտադրանքի սնուցման մոդուլը կարգավորում է լիթիումային մարտկոցը: Ուստի, լիթիումային մարտկոցներով աշխատող արտադրանքների համար չի պետք լինել շատ խիստ լիցքավորման գործընթացի նկատմամբ. առաջնահերթությունը պետք է լինի հարմարավետությունը: Լիցքավորեք այն այնպես, ինչպես ցանկանում եք, առանց մտահոգվելու դա կարող է ազդել նրա կյանքի տևողության վրա:

Եթե լիթիումային մարտկոցներն օգտագործվում են նշված շահագործման ջերմաստիճանից բարձր միջավայրում (35°C-ից բարձր), մարտկոցի տարողությունը կնվազի անընդհատ, այսինքն՝ մարտկոցի սնուցման ժամանակը չի լինի սովորականի պես երկար: Այդպիսի ջերմաստիճաններում մարտկոցների լիցքավորումը կառաջացնի նույնիսկ ավելի մեծ վնաս: Նույնիսկ մարտկոցների պահպանումը համեմատաբար տաք միջավայրում անխուսափելիորեն կառաջացնի որոշ վնաս նրանց որակին: Ուստի, հարմար շահագործման ջերմաստիճանի պահպանումը լիթիումային մարտկոցների կյանքի տևողությունը երկարացնելու լավ միջոց է:

Եթե լիթիումային մարտկոցները օգտագործվում են ցածր ջերմաստիճանների պայմաններում՝ օրինակ, 4°C-ից ցածր, կնկատեք, որ մարտկոցի կյանքի տևողությունը կրճատվում է, իսկ որոշ սկզբնական լիթիումային մարտկոցներ հնարավոր է ընդհանրապես չիջեցվեն ցածր ջերմաստիճանների դեպքում: Սակայն մի շատ մտահոգվեք, սա ժամանակավոր իրավիճակ է: Բարձր ջերմաստիճանների դեպքում օգտագործման հակառակ, երբ ջերմաստիճանը բարձրանում է, մարտկոցի մոլեկուլները տաքանում են և անմիջապես վերականգնում իրենց նախորդ տարողությունը:

Լիթիում-իոնային մարտկոցի ամենալավ աշխատանքը ապահովելու համար անհրաժեշտ է այն հաճախադեպ օգտագործել՝ մարտկոցի ներսում գտնվող էլեկտրոնների հոսքը անընդհատ պահելու համար: Եթե ձեր լիթիումային մարտկոցը հաճախ չեք օգտագործում, մեկ ամսը մեկ անգամ հիշեք կատարել լիարժեք լիցքավորման ցիկլ և կատարեք լիցքի քալիբրավորում, այսինքն՝ խորը արիցքաթափում, որին հաջորդում է խորը լիցքավորում:

Ճիշտ տերմինը «լիցքաթափման ցիկլ» է, ոչ թե «լիցքավորումների քանակը»: Ցիկլ ասելով հասկանում ենք այն ժամանակահատվածը, երբ մարտկոցը լիցքավորված է ամբողջությամբ և ապա ամբողջությամբ թափանցված է: Եթե ձեր մարտկոցը լիցքավորված է ամբողջությամբ, օգտագործվել է իր տարողության տասներորդ մասը, ապա կրկին լիցքավորվել է ամբողջությամբ, ապա սա ցիկլի տասներորդ մասն է: Մեկ ամբողջական ցիկլ ավարտելու համար անհրաժեշտ է 10 անգամ լիցքավորել և լիցքաթափել: Նմանապես, եթե սկսում եք լիցքավորված վիճակից, օգտագործում եք կարողության կեսը, կրկին լիցքավորում եք, ապա կրկին օգտագործում եք կարողության կեսը և կրկին լիցքավորում, սա նույնպես մեկ ցիկլ է՝ դուք երկու անգամ եք լիցքավորել: Ուստի ցիկլը կախված է միայն «մարտկոցից արտահանված էլեկտրաէներգիայի ընդհանուր քանակից» և ուղիղ կապ չունի «լիցքավորումնեir քանակի» հետ:

Ավելին, այս անվանական լիցքաթափման ցիկլերի քանակը չի նշանակում, որ մարտկոցը օգտագործման համար ոչ պիտանի է դառնում ցիկլերի ավարտից հետո: Այլ այն նշանակում է, որ այդքան ցիկլներից հետո մարտկոցի էլեկտրաէներգիա պահելու կարողությունը կնվազի մինչև որոշակի մակարդակ:

Օրինակ՝ որոշ լիթիումային մարտկոցների անվանական լիցք-արձակման ցիկլի կյանքը «ոչ պակաս, քան 500 ցիկլից հետո իր անվանական տարողության 60%-ը»:

Այլ կերպ ասած՝ 500 ցիկլից հետո այս մարտկոցը կարող է պահել միայն մոտ 60% տարողությունը, որ ուներ նորության ժամանակ: Դրա արդյունքավետությունը որոշ չափով նվազել է: Սա է հիմնական գաղափարը:

Լիթիումային մարտկոցները չունեն լիցքավորման ցիկլերի թվի ֆիքսված սահմանափակում: Հայտնի արտադրողների մարտկոցները, ընդհանուր առմամբ, կարող են դիմակայել առնվազն 500 լիցք-արձակման ցիկլի, պահելով իրենց սկզբնական տարողության 80%-ից ավել, այսինքն՝ կարող են մեկ լիցքավորմամբ աշխատել երկու տարի: Սովորաբար հեռախոսի մարտկոցները 1000 լիցքավորման ցիկլից հետո մեծ չափով կորցնում են իրենց կյանքի տևողությունը:

Հեռախոսի մարտկոցի խնամքի մեթոդներ.

1. Օգտագործեք մարտկոցը միայն այն դեպքում, երբ այն ամբողջությամբ լիցքավորված է, որպեսզի նվազեցնեք լիցքավորման ցիկլերի քանակը և երկարաձգեք մարտկոցի կյանքը:
2. Ձեզ անհրաժեշտ չէ լիովին կորցնել մարտկոցի լիցքը. սովորաբար այն պետք է լիցքավորել, երբ լիցքի մակարդակը իջնում է 10 %-ից ներքև:
3. Օգտագործեք սկզբնական լիցքավորիչը. մի օգտագործեք համընդհանուր լիցքավորիչ:
4. Մի օգտագործեք ձեր հեռախոսը լիցքավորման ընթացքում:
5. Մի ավելի լիցքավորեք. դադարեցրեք լիցքավորումը, երբ մարտկոցը լիովին լիցքավորված է:

Այո, փորձարարական արդյունքների համաձայն՝ լիթիումային մարտկոցների կյանքի տևողությունը նվազում է լիցքավորման ցիկլերի քանակի աճին զուգահեռ: Ընդհանուր առմամբ լիթիումային մարտկոցները կարող են դիմանալ միայն 2000-3000 լիցքավորման ցիկլի:

Ցիկլավորումը վերաբերում է օգտագործմանը: Մենք օգտագործում ենք մարտկոցներ և մտահոգված ենք օգտագործման տևողությամբ: Վերալիցքավորվող մարտկոցի արդյունավետությունը չափելու համար սահմանված է ցիկլային կյանքի սահմանումը: Իրական օգտագործողների փորձը շատ տարբերվում է, իսկ տարբեր պայմաններում կատարված փորձարկումները համեմատելի չեն: Համեմատություններ կատարելու համար անհրաժեշտ է ստանդարտացնել ցիկլային կյանքի սահմանումը:

Ազգային ստանդարտը սահմանում է լիթիումային բատարեաների ցիկլային կյանքի համար հետևյալ փորձարկման պայմաններն ու պահանջները. Շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի 20℃±5℃-ի դեպքում լիցքավորեք 1C-ով: Երբ բատարեանի լիցքավորման լարումը հասնի 4,2Վ սահմանափակմանը, անցեք հաստատուն լարման լիցքավորման ռեժիմի՝ մինչև լիցքավորման հոսանքը դառնա փոքր կամ հավասար 1/20C-ի: Կանգնեցրեք լիցքավորումը և թողեք մնալ 0,5-1 ժամ: Ապա արագացրեք 1C հոսանքով մինչև ավարտվող լարումը՝ 2,75Վ: Փորձարկումն ավարտելուց հետո թողեք մնալ 0,5-1 ժամ մինչև հաջորդ լիցքավորման-արագացման ցիկլը սկսելը: Ցիկլային կյանքը համարվում է ավարտված, երբ երկու հաջորդական արագացման տևողությունները փոքր են 36 րոպեից: Ցիկլերի քանակը պետք է լինի ավելի քան 300:

Ազգային ստանդարտի բացատրություն.

1. Սա սահմանում է, որ ցիկլային կյանքի փորձարկումը կատարվում է խորը լիցքավորման-խորը արագացման մեթոդով ;
2. Կանոնակարգերը սահմանում են, որ այս մոդելի համաձայն՝ լիթիումային մարտկոցների ցիկլային կյանքի ընթացքում ≥300 ցիկլից հետո դեռևս պետք է պահպանվի 60 %-ից ավելի տարողություն .

Սակայն տարբեր ցիկլային ռեժիմները հանգեցնում են արդյունքների մեծ տարբերության: Օրինակ՝ մնացած բոլոր պայմանները անփոփոխ պահելով, նույն մարտկոցի մոդելի համար ցիկլային կյանքի փորձարկման ընթացքում հաստատուն լարումը 4,2 Վ-ից փոխելով միայն 4,1 Վ-ի, նշանակում է, որ մարտկոցը այլևս չի լիցքավորվում ամբողջությամբ, և վերջնական փորձարկման արդյունքները ցույց են տալիս ցիկլային կյանքի գրեթե 60 %-ով աճ: Ուստի, եթե անջատման լարումը բարձրացվի մինչև 3,9 Վ, ցիկլերի քանակը պետք է մի քանի անգամ աճի:

Կարևոր է հասկանալ այն պնդումը, որ յուրաքանչյուր լիցքավորման-արտալիցքավորման ցիկլը կրճատում է մարտկոցի կյանքի տևողությունը: Լիթիումային մարտկոցի լիցքավորման ցիկլը սահմանվում է որպես այն գործընթացը, երբ լիթիումային մարտկոցը լիցքավորվում է ամբողջությամբ, ապա ամբողջությամբ թողարկվում է և նորից լիցքավորվում ամբողջությամբ: Սա նույնը չէ, ինչ մեկ անգամ լիցքավորելը: Ավելին, երբ քննարկվում է ցիկլերի քանակը, պետք է հաշվի առնել այն պայմանները, որոնց դեպքում է կատարվում ցիկլը: Այս պայմանները հաշվի չառնելու դեպքում ցիկլերի քանակի մասին խոսելը իմաստ չունի, քանի որ ցիկլերի քանակը միջոց է բատարեայի կյանքի տևողությունը գնահատելու համար, ոչ թե ինքն իրա նպատակ: