Колико дуго трају литијумске батерије у стварности? Откривена истина

Litijum-jonske baterije su vrsta baterija koja koristi litijum ili litijum legure kao materijal negativne elektrode i nevodeni rastvor elektrolita. Prvu litijumsku metalnu bateriju predložio je i proučavao Gilbert N. Lujis 1912. godine. U sedamdesetim godinama prošlog veka, M. S. Vitingem je predložio i započeo istraživanje litijum-jonskih baterija. Zbog veoma reaktivnih hemijskih osobina litijuma, prerada, skladištenje i upotreba zahtevaju stroge kontrole životne sredine. Stoga, litijum-jonske baterije dugo nisu bile široko rasprostranjene. Sa razvojem nauke i tehnologije, litijum-jonske baterije su danas postale standard.

Литијумске батерије се уопштено могу поделити на две категорије: батерије са литијумским металом и литијум-јонске батерије. Литијум-јонске батерије не садрже метални литијум и могу се пуњати. Пета генерација пуњивих батерија, литијумске металне батерије, развијена је 1996. године. У поређењу са литијум-јонским батеријама, оне имају бољу безбедност, специфични капацитет, стопу самопражњења и однос цена-перформансе. Због високих технолошких захтева, тренутно само компаније у неколико земаља производе литијумске металне батерије.

Да ли се литијум-јонске батерије могу напунити и испунити само 500 пута?

Већина потрошача је вероватно чула да литијумске батерије имају век трајања од „500 циклуса“, што значи 500 циклуса пуњења и пражњења. Након тога, батерија се сматра „мртвом“. Многи људи покушавају да продуже век трајања батерије тако што је пуне тек када је потпуно празна. Али да ли то заиста продужује век трајања батерије?

❌ Одговор је не. Век трајања литијумске батерије је „500 пута“, што не подразумева број пуњења, већ један циклус пуњења-пражњења.

Циклус пуњења подразумева процес у ком батерија од потпуно напуњеног стања дође до празног, а затим се опет напуни, што није исто као једно пуњење. На пример, ако се литијумска батерија први дан искористи до половине капацитета, а затим потпуно напуни, и ако се исто понови други дан, то се рачуна само као један циклус пуњења, а не два. Стога је потребно неколико пуњења да би се завршио један циклус. Сваки завршени циклус пуњења доводи до благог смањења капацитета батерије. Међутим, ово смањење је веома мало; квалитетне батерије задрже око 80% свог оригиналног капацитета након више циклуса пуњења, а многи уређаји на литијум-јонским батеријама нормално функционишу и после две или три године. Наравно, литијум-јонске батерије морају се заменити када достигну крај свог века трајања.

Тзв. 500 циклуса односи се на произвођача који постиже отприлике 625 поновно пуњења при константној дубини испражњивања (нпр. 80%), што достигне 500 циклуса пуњења. (80% * 625 = 500) (занемарујући факторе као што је смањење капацитета литијумске батерије).

Међутим, због разних фактора у стварном животу, нарочито чињенице да дубина испражњивања током пуњења није константна, „500 циклуса пуњења“ се може користити само као референца за трајање батерије.

Тачније речено: век трајања литијумске батерије повезан је са бројем завршених циклуса пуњења, али није директно повезан са бројем пуњења.

Једноставно речено, на пример, ако се капацитет литијумске батерије користи само наполовини првог дана, а затим потпуно напуни, и ако се исто понови другог дана, то се рачуна као један циклус пуњења, а не два. Стога је обично потребно неколико пуњења да би се завршио један циклус. Сваки пут када се заврши циклус пуњења, капацитет батерије се незнатно смањује. Међутим, смањење је веома мало; батерије високог квалитета ће и даље задржати 80% свог оригиналног капацитета након више циклуса пуњења. Због тога многи производи који користе литијум-јонске батерије нормално функционишу и после две или три године. Наравно, литијум-јонске батерије морају се на крају заменити када достигну свој век трајања.

Век трајања литијумске батерије је уопште 300-500 циклуса пуњења. Претпоставимо да једно потпуно празнење омогућава Q јединица струје, и занемарујући смањење капацитета након сваког циклуса пуњења, литијумска батерија може обезбедити или надокнадити укупно 300Q–500Q јединица струје током свог века трајања. Стога, ако пуњете након што сваки пут искористите половину капацитета батерије, може се пунити 600–1000 пута; ако пуњете након што сваки пут искористите трећину капацитета батерије, може се пунити 900–1500 пута. И тако даље. Ако вршите случајно пуњење, број пуњења је неодређен. Кратко речено, без обзира на начин пуњења, укупна количина струје која се надокнађује константна је и износи 300Q–500Q. Стога то можемо разумети и на следећи начин: век трајања литијумске батерије зависи од укупне количине струје која се може допунити, а не од броја циклуса пуњења. Дубоко празнење/дубоко пуњење и плитко празнење/плитко пуњење имају мали утицај на разлику у веку трајања литијумске батерије.

Заправо, плитко испуштање и пуњење су кориснији за литијумске батерије. Дубоко испуштање и пуњење неопходни су само када модул напајања производа врши калибрацију литијумске батерије. Стога, за производе који користе литијумске батерије није потребно бити превише пажљив у процесу; приоритет треба да буде удобност. Пуните их кад год желите, без бриге да ће то утицати на трајање.

Ако се литијумске батерије користе у срединама које прелазе наведену радну температуру (изнад 35°C), капацитет батерије ће стално опадати, што значи да време напајања батерије неће бити исто као обично. Пуњење уређаја на таквим температурама ће изазвати још већу штету по батерију. Чак и чување батерија у релативно топлим срединама неизбежно ће проузроковати одређену штету по њихов квалитет. Стога, одржавање одговарајуће радне температуре је добар начин да се продужи век трајања литијумских батерија.

Ако користите литијумске батерије у срединама с ниским температурама, тј. испод 4°C, приметићете и да је трајање батерије скраћено, а неке оригиналне литијумске батерије у мобилним телефонима можда неће ни пуњити у таквим условима. Међутим, немојте превише бринути, ово је само привремена ситуација. За разлику од употребе у врућим срединама, чим се температура повећа, молекули у батерији се загреју и одмах опораве свој претходни капацитет.

Да бисте максимизовали перформансе литијум-јонске батерије, потребно је да је често користите како би електрони унутар ње стално циркулисали. Ако често не користите своју литијумску батерију, имајте на уму да треба завршити пун циклус пуњења сваког месеца и извршити калибрацију пуњења, тј. дубоко испражњивање, након чега следи дубоко пуњење.

Правилан назив је „циклус пуњења-пражњења“, а не „број пуњења“. Циклус се односи на време током којег батерија пређе од потпуно напуњеног до потпуно испражњеног стања. Ако је ваша батерија потпуно напуњена, искоришћена до једне десетине своје капацитете, а затим опет потпуно напуњена, то је једна десетина циклуса. Морате да пуните и празните батерију 10 пута да бисте завршили један циклус. На сличан начин, ако кренете од потпуно напуњене батерије, искористите половину капацитета, потпуно је напуните, затим опет искористите половину капацитета и поново је потпуно напуните, то је такође један циклус — пунили сте је двапут. Стога, циклус зависи искључиво од „укупне количине испражњене електричне енергије из батерије“, а нема директну везу са „бројем пуњења“.

Штавише, ова номинална бројка циклуса пуњења-пражњења не значи да је батерија непогодна за употребу чим се достигне гранични број циклуса. Већ значи да ће, након толико циклуса, способност батерије да чува електричну енергију опасти до одређеног нивоа.

На пример, одређена литијумска батерија има номинални циклус пуњења-пражњења „не мање од 60% номиналног капацитета након 500 циклуса“.

Другим речима, након 500 циклуса, ова батерија може задржати само око 60% капацитета који је имала када је била нова. Њен рад се до одређене мере смањио. То је суштина.

Литијумске батерије немају фиксну границу броја циклуса пуњења. Батерије од угледних произвођача у општем случају могу издржати најмање 500 циклуса пуњења-пражњења и при том задржати више од 80% почетног капацитета, што значи да могу трајати две године на једно пуњење. Уобичајено је да се код батерија мобилних телефона јави значајно погоршање трајања након 1000 циклуса пуњења.

Методе одржавања батерије мобилног телефона:

1. Користите батерију само када је потпуно напуните сваки пут, како бисте смањили број циклуса пуњења и продужили век трајања батерије.
2. Нема потребе да потпуно испразните батерију; уобичајено је да се пуни када ниво набоја падне испод 10%.
3. Користите оригинално пуњаче за пуњење; не користите универзални пуњач.
4. Не користите телефон док се пуни.
5. Не прекорачујте пуњење; зауставите пуњење чим се батерија потпуно напуни.

Да, према експерименталним резултатима, век трајања литијумских батерија смањује се са повећањем броја циклуса пуњења. Генерално, литијумске батерије могу издржати само 2000-3000 циклуса пуњења.

Циклирање се односи на употребу. Ми користимо батерије и забринути смо због трајања употребе. Да бисмо измерили перформансе полугајуће батерије, успостављена је дефиниција вeka трајања циклуса. Стварна искуства корисника се доста разликују, а тестови под различитим условима нису упоредиви. Да би се омогућило поређење, дефиниција вeka трајања циклуса мора бити стандардизована.

Национални стандард предвиђа следеће услове испитивања и захтеве за трајање циклуса литијум-батерија: При температури околине 20℃±5℃, пуњење при 1C. Када струјно напон батерије достигне гранични напон пуњења од 4,2V, пребаци се на константно напонско пуњење све док струја пуњења не буде мања или једнака 1/20C. Заустави пуњење и остави да стане 0,5h~1h. Затим испражњуј струјом од 1C до крајњег напона од 2,75V. По завршетку испражњавања, остави да стане 0,5h~1h пре него што започне следећи циклус пуњења-испражњавања. Трајање циклуса се сматра завршеним када су два узастопна времена испражњавања мања од 36 минута. Број циклуса мора бити већи од 300.

Објашњење националног стандарда:

1. Ова дефиниција предвиђа да се испитивање трајања циклуса врши коришћењем методе потпуног пуњења и потпуног испражњавања ;
2. Прописи предвиђају да, у складу са овим моделом, циклусни живот литијумских батерија треба да задржи више од 60% капацитета након ≥300 циклуса .

Међутим, различити режими циклирања дају драстично различите бројеве циклуса. На пример, ако сви остали услови остану непромењени, једноставна промена константног напона са 4,2V на 4,1V за исти модел батерије током испитивања циклусног века значи да се батерија више не пуни потпуно, а коначни резултати теста показују готово 60% повећање циклусног века. Стога, ако се напон искључења повећа на 3,9V, број циклуса би требало да се повећа неколико пута.

Важно је разумети тврдњу да сваки циклус пуњења и пражњења смањује век трајања батерије. Циклус пуњења литијумске батерије дефинише се као процес у ком литијумска батерија пређе од потпуно напуњеног до потпуно испражњеног стања, а затим се поново потпуно напуни. Ово није исто као напуњавање једном. Штавише, када се разговара о броју циклуса, морају се узети у обзир услови под којима се циклус извршава. Разговор о броју циклуса без разматрања ових услова је бесмислен, јер је број циклуса средство за процену трајања батерије, а не циљ сам по себи!