Hoe Lang Houden Lithiumbatterijen Echt? De Waarheid Onthuld

Lithium-ionbatterijen zijn een type batterij dat lithiummetaal of lithiumlegeringen gebruikt als materiaal voor de negatieve elektrode en een niet-waterige elektrolytoplossing. De eerste lithium-metalen batterij werd in 1912 voorgesteld en bestudeerd door Gilbert N. Lewis. In de jaren 70 stelde M.S. Whittingham lithium-ionbatterijen voor en begon hieraan te werken. Vanwege de zeer reactieve chemische eigenschappen van lithiummetaal zijn verwerking, opslag en gebruik van dit materiaal onderworpen aan zeer strikte milieu-eisen. Daarom werden lithium-ionbatterijen lange tijd niet breed ingezet. Met de ontwikkeling van wetenschap en technologie zijn lithium-ionbatterijen inmiddels mainstream geworden.

Lithiumbatterijen kunnen ruwweg worden ingedeeld in twee categorieën: lithium-metaalbatterijen en lithium-ionbatterijen. Lithium-ionbatterijen bevatten geen metaalachtig lithium en zijn oplaadbaar. De vijfde generatie oplaadbare batterijen, lithium-metaalbatterijen, werd in 1996 ontwikkeld. Ze bieden een betere veiligheid, specifieke capaciteit, zelfontladingssnelheid en prijs-kwaliteitsverhouding in vergelijking met lithium-ionbatterijen. Vanwege hun hoge technologische eisen produceren momenteel alleen bedrijven in een paar landen lithium-metaalbatterijen.

Kunnen lithium-ionbatterijen slechts 500 keer worden opgeladen en ontladen?

De meeste consumenten hebben waarschijnlijk gehoord dat de levensduur van lithiumbatterijen "500 cycli" bedraagt, wat 500 laad-ontlaadcycli betekent. Daarna wordt de batterij als "dood" beschouwd. Veel mensen proberen de levensduur van de batterij te verlengen door de batterij pas op te laden wanneer deze volledig leeg is. Maar verlengt dit echt de levensduur van de batterij?

❌ Het antwoord is nee. De levensduur van een lithiumbatterij is "500 keer", wat niet verwijst naar het aantal oplaadbeurten, maar naar één laad-ontlaadcycli.

Een laadcycli betekent het proces waarbij een batterij van volledig opgeladen naar leeg gaat en vervolgens weer volledig wordt opgeladen, wat niet hetzelfde is als één keer opladen. Bijvoorbeeld, als een lithiumbatterij op de eerste dag voor de helft van haar capaciteit wordt gebruikt en daarna volledig wordt opgeladen, en hetzelfde gebeurt op de tweede dag, telt dit slechts als één laadcycli, niet twee. Daarom zijn er meestal meerdere oplaadbeurten nodig om één cyclus te voltooien. Elke keer dat een laadcycli wordt voltooid, neemt de batterijcapaciteit iets af. Deze afname is echter zeer klein; hoogwaardige batterijen behouden na vele laadcycli nog ongeveer 80% van hun oorspronkelijke capaciteit, en veel producten die op lithium-ionbatterijen werken, blijven normaal functioneren na twee of drie jaar. Uiteraard moeten lithium-ionbatterijen aan het einde van hun levensduur nog steeds worden vervangen.

De zogenaamde 500 cycli betekent dat de fabrikant ongeveer 625 oplaadbare cycli behaalt bij een constante ontladingdiepte (bijvoorbeeld 80%), wat neerkomt op 500 laadcycli. (80% * 625 = 500) (factoren zoals de afname van de capaciteit van de lithiumbatterij worden buiten beschouwing gelaten).

Vanwege diverse factoren in het echte leven, met name het feit dat de ontladingdiepte tijdens het opladen niet constant is, kunnen '500 laadcycli' slechts als referentie voor de levensduur van de batterij worden gebruikt.

De juiste formulering is: de levensduur van een lithiumbatterij hangt samen met het aantal voltooide laadcycli, maar staat niet in direct verband met het aantal keer opladen.

Om het eenvoudig uit te leggen: als een lithiumbatterij op de eerste dag bijvoorbeeld slechts de helft van haar capaciteit wordt gebruikt en daarna volledig wordt opgeladen, en hetzelfde gebeurt op de tweede dag, telt dit slechts als één laadcyclust, niet twee. Daarom zijn er meestal meerdere oplaadsessies nodig om één cyclus te voltooien. Elke keer dat een laadcyclust is voltooid, neemt de batterijcapaciteit iets af. De afname is echter zeer gering; hoogwaardige batterijen behouden na vele laadcycli nog steeds 80% van hun oorspronkelijke capaciteit. Daarom functioneren veel producten die op lithium-ionbatterijen werken, nog normaal na twee of drie jaar. Uiteraard moeten lithium-ionbatterijen uiteindelijk worden vervangen wanneer hun levensduur is bereikt.

De levensduur van een lithiumbatterij bedraagt over het algemeen 300 tot 500 laadcycli. Aangenomen dat een volledige ontlading Q eenheden elektriciteit oplevert, en zonder rekening te houden met de capaciteitsafname na elke laadcyclus, kan een lithiumbatterij gedurende haar levensduur in totaal 300Q tot 500Q eenheden elektriciteit leveren of aanvullen. Daarom kan deze batterij 600 tot 1000 keer worden opgeladen als u oplaadt nadat telkens de helft van de capaciteit is gebruikt; als u oplaadt nadat een derde van de capaciteit is gebruikt, kan deze 900 tot 1500 keer worden opgeladen. Enzovoort. Als u willekeurig oplaadt, is het aantal oplaadbeurten onbepaald. Kort gezegd: ongeacht hoe u oplaadt, de totale hoeveelheid aangevulde elektriciteit blijft constant tussen 300Q en 500Q. We kunnen dit dus ook als volgt begrijpen: de levensduur van een lithiumbatterij hangt af van de totale hoeveelheid elektriciteit die erin kan worden opgeslagen, niet van het aantal laadcycli. Diepe ontlading/diepe lading en oppervlakkige ontlading/oppervlakkige lading verschillen weinig in hun effect op de levensduur van een lithiumbatterij.

Eigenlijk zijn oppervlakkige ontlading en oplading gunstiger voor lithiumbatterijen. Diepe ontlading en oplading zijn alleen nodig wanneer de stroommodule van het product de lithiumbatterij aan het kalibreren is. Daarom hoeft er bij producten die op lithiumbatterijen werken, niet al te veel aandacht te worden besteed aan het laadproces; gemak moet hierbij voorrang hebben. Laad ze op wanneer u maar wilt, zonder bezorgd te zijn over de levensduur.

Als lithiumbatterijen worden gebruikt in omgevingen met temperaturen boven de gespecificeerde bedrijfstemperatuur (boven 35°C), zal de capaciteit van de batterij continu afnemen, wat betekent dat de stroomvoorziening korter duurt dan normaal. Apparaten opladen bij dergelijke temperaturen veroorzaakt nog grotere schade aan de batterij. Zelfs het opslaan van batterijen in relatief warme omgevingen zal onvermijdelijk enige kwaliteitsschade veroorzaken. Daarom is het handhaven van een geschikte bedrijfstemperatuur een goede manier om de levensduur van lithiumbatterijen te verlengen.

Als u lithiumbatterijen gebruikt in omgevingen met lage temperaturen, dat wil zeggen onder 4°C, merkt u ook dat de levensduur van de batterij afneemt, en sommige originele lithiumbatterijen in mobiele telefoons kunnen in koude omstandigheden zelfs niet opladen. Maar maak u geen al te grote zorgen, dit is slechts een tijdelijke situatie. In tegenstelling tot gebruik bij hoge temperaturen, herstellen de moleculen in de batterij hun oorspronkelijke capaciteit onmiddellijk zodra de temperatuur stijgt.

Om de prestaties van een lithium-ionbatterij optimaal te benutten, moet deze regelmatig worden gebruikt om de elektronen binnenin continu in beweging te houden. Als u uw lithiumbatterij niet vaak gebruikt, vergeet dan niet elke maand een volledige laadcyclust door te maken en een ladingscalibratie uit te voeren, dat wil zeggen een diepe ontlading gevolgd door een diepe oplaadbeurt.

De juiste term is "laad-ontlaadcycli", niet "aantal oplaadbeurten". Een cyclus verwijst naar de periode dat een batterij van volledig opgeladen naar volledig leeg loopt. Als uw batterij volledig is opgeladen, een tiende van zijn capaciteit gebruikt en daarna weer volledig wordt opgeladen, dan is dat een tiende van een cyclus. U moet de batterij 10 keer opladen en ontladen om één volledige cyclus te voltooien. Op dezelfde manier, als u begint met een volledige lading, de helft van de capaciteit gebruikt, deze weer volledig oplaadt, daarna opnieuw tot de helft gebruikt en weer volledig oplaadt, dan is dat ook één cyclus — u hebt hem tweemaal opgeladen. Een cyclus hangt dus uitsluitend af van "de totale hoeveelheid elektriciteit die uit de batterij is onttrokken", en heeft geen directe relatie met "het aantal oplaadbeurten".

Bovendien betekent dit nominale aantal laad-ontlaadcycli niet dat de batterij onbruikbaar is zodra dit aantal is bereikt. Het betekent slechts dat na dit aantal cycli het vermogen van de batterij om elektrische energie op te slaan zal zijn afgenomen tot een bepaald niveau.

Bijvoorbeeld, een bepaalde lithiumbatterij heeft een nominale laad-/ontlaadcyclustijd van "niet minder dan 60% van de nominale capaciteit na 500 cycli".

Met andere woorden, na 500 cycli kan deze batterij slechts ongeveer 60% van de capaciteit vasthouden die hij had toen hij nieuw was. De prestaties zijn tot op zekere hoogte gedaald. Dat is in het kort de essentie.

Lithiumbatterijen hebben geen vaste limiet aan het aantal laadcycli. Batterijen van gerenommeerde fabrikanten kunnen over het algemeen minstens 500 laad-/ontlaadcycli weerstaan terwijl ze meer dan 80% van hun initiële capaciteit behouden, wat betekent dat ze twee jaar lang op één lading kunnen duren. Meestal vertonen mobiele telefoons aanzienlijke verslechtering van de levensduur van de batterij na 1000 laadcycli.

Onderhoudsmethoden voor mobiele telefoonbatterijen:

1. Gebruik de batterij alleen wanneer deze elke keer volledig is opgeladen om het aantal laadcycli te verminderen en de levensduur van de batterij te verlengen.
2. U hoeft de batterij niet volledig te ontladen; deze moet meestal worden opgeladen wanneer het laadniveau onder de 10% daalt.
3. Gebruik de originele lader om op te laden; gebruik geen universele lader.
4. Gebruik uw telefoon niet terwijl deze aan het opladen is.
5. Laad niet te lang; stop met opladen zodra de batterij volledig is opgeladen.

Ja, volgens experimentele resultaten neemt de levensduur van lithiumbatterijen af naarmate het aantal laadcycli toeneemt. Over het algemeen kunnen lithiumbatterijen slechts 2000-3000 laadcycli weerstaan.

Cyclen verwijst naar gebruik. We gebruiken batterijen en zijn bezorgd over de gebruiksduur. Om de prestaties van een oplaadbare batterij te meten, is de definitie van cyclusleven vastgesteld. De ervaringen van echte gebruikers verschillen sterk, en tests onder verschillende omstandigheden zijn niet met elkaar te vergelijken. Om vergelijkingen mogelijk te maken, moet de definitie van cyclusleven worden genormaliseerd.

De nationale norm geeft de volgende testomstandigheden en eisen aan voor de levensduur van oplaadcycli van lithiumbatterijen: bij een omgevingstemperatuur van 20 °C ± 5 °C laden met 1C. Wanneer de polenspanning van de batterij de maximale laadspanning van 4,2 V bereikt, overgaan op constante spanningslading totdat de laadstroom kleiner dan of gelijk is aan 1/20C. Stop met laden en laat de batterij 0,5 uur tot 1 uur rusten. Vervolgens ontladen met een stroom van 1C tot de eindspanning van 2,75 V. Nadat de ontlading is voltooid, laat de batterij 0,5 uur tot 1 uur rusten voordat de volgende laad-ontlaadcycli wordt gestart. De cycluslevensduur wordt als beëindigd beschouwd wanneer twee opeenvolgende ontladingstijden korter zijn dan 36 minuten. Het aantal cycli moet groter zijn dan 300.

Toelichting op de nationale norm:

1. Deze definitie stelt dat de test voor cycluslevensduur plaatsvindt volgens de methode van diep laden en diep ontladen ;
2. De voorschriften bepalen dat, volgens dit model, de levensduur van lithiumbatterijen na ≥300 cycli nog meer dan 60% van hun capaciteit behouden moeten hebben .

Verschillende cyclusregimes resulteren echter in sterk uiteenlopende aantallen cycli. Als bijvoorbeeld alle andere omstandigheden ongewijzigd blijven, betekent het enkel wijzigen van de constante spanning van 4,2 V naar 4,1 V voor hetzelfde batterijmodel tijdens de levensduurtest dat de batterij niet meer volledig wordt opgeladen, waardoor de eindresultaten een toename van bijna 60% in levensduur tonen. Daarom zou het aantal cycli meerdere malen toenemen als de afsnijspanning wordt verhoogd tot 3,9 V.

Het is belangrijk om te begrijpen dat elke laad-ontlaadcycli de levensduur van de batterij vermindert. Een laadcyclus van een lithiumbatterij wordt gedefinieerd als het proces waarbij een lithiumbatterij van volledig opgeladen via volledig leeg weer volledig wordt opgeladen. Dit is niet hetzelfde als één keer opladen. Bovendien moeten bij het bespreken van het aantal cycli de omstandigheden waaronder de cyclus wordt uitgevoerd, in overweging worden genomen. Het bespreken van het aantal cycli zonder deze omstandigheden te overwegen is zinloos, omdat het aantal cycli een manier is om de levensduur van de batterij te beoordelen, niet het einddoel!