Gaano Katagal Talaga Ang Buhay ng Mga Bateryang Lithium? Ibinunyag ang Katotohanan

Ang lithium-ion na baterya ay isang uri ng baterya na gumagamit ng lithium metal o lithium alloys bilang materyal sa negatibong elektrodo at hindi aqueous na solusyon ng electrolyte. Ang pinakamaagang lithium metal na baterya ay iminungkahi at sinuri ni Gilbert N. Lewis noong 1912. Noong 1970s, si M.S. Whittingham ang nagmungkahi at nagsimulang mag-research tungkol sa lithium-ion na baterya. Dahil sa napakareaktibong kemikal na katangian ng lithium metal, ang pagproseso, imbakan, at paggamit nito ay nangangailangan ng mahigpit na kontrol sa kapaligiran. Kaya nga, ang lithium-ion na baterya ay hindi agad malawakang ginamit sa matagal na panahon. Kasabay ng pag-unlad ng agham at teknolohiya, ang lithium-ion na baterya ay naging pangunahing gamit na ngayon.

Ang mga bateryang lithium ay maaaring mahati sa dalawang pangkalahatang kategorya: mga bateryang lithium metal at mga bateryang lithium-ion. Ang mga bateryang lithium-ion ay walang metallic na lithium at maari ulit i-recharge. Ang ikalimang henerasyon ng rechargeable na baterya, ang lithium metal battery, ay nilikha noong 1996. Ito ay mas ligtas, may mas mataas na specific capacity, mas mababa ang rate ng self-discharge, at mas maganda ang presyo-lakas na ratio kumpara sa lithium-ion battery. Dahil sa mataas na teknikal na pangangailangan nito, kakaunti lamang ang mga kumpanya sa ilang bansa ang kasalukuyang nakagagawa ng lithium metal battery.

Maaari lamang i-charge at i-discharge ang lithium-ion battery nang 500 beses?

Marahil ay narinig na ng karamihan sa mga konsyumer na ang buhay ng lithium battery ay "500 cycles," ibig sabihin ay 500 charge-discharge cycles. Pagkalipas nito, itinuturing nang "patay" ang baterya. Subok ng maraming tao na palawigin ang buhay ng baterya sa pamamagitan ng pagsisingil lang kapag ganap nang nauubos ang baterya. Ngunit nga ba talaga ito nakakatulong para mapalawig ang buhay ng baterya?

❌ Ang sagot ay hindi. Ang haba ng buhay ng isang lithium battery ay "500 beses," na hindi nangangahulugan ng bilang ng pag-charge nito, kundi ng isang kumpletong siklo ng pag-charge at pagbaba ng singil.

Ang isang charging cycle ay ang proseso kung saan ang baterya ay mula buong singil hanggang walang laman at pagkatapos ay bumalik muli sa buong singil, na hindi katulad ng isang beses na pagsisingil. Halimbawa, kung ang isang lithium baterya ay ginamit nang kalahati ng kapasidad nito sa unang araw at pagkatapos ay ganap na nasingil, at ginawa ulit ang parehong bagay sa ikalawang araw, ito ay binibilang lamang bilang isang charging cycle, hindi dalawa. Kaya karaniwan ay kailangan ng ilang mga charging cycle upang makumpleto ang isang cycle. Sa bawat pagkumpleto ng isang charging cycle, napakaliit ng pagbaba sa kapasidad ng baterya. Gayunpaman, napakaliit ng pagbaba na ito; ang mga de-kalidad na baterya ay nagtataglay pa rin ng humigit-kumulang 80% ng kanilang orihinal na kapasidad pagkatapos ng maraming charging cycle, at maraming mga produktong gumagamit ng lithium-ion baterya ay patuloy na gumagana nang maayos pagkalipas ng dalawa o tatlong taon. Syempre, kailangan pa ring palitan ang mga lithium-ion baterya kapag dumating na ang huling bahagi ng kanilang lifespan.

Ang tinatawag na 500 cycles ay tumutukoy sa pagkakamit ng tagagawa ng humigit-kumulang 625 muling mapapagana na mga charge cycle sa isang pare-parehong lalim ng pagbaba (halimbawa, 80%), na nagreresulta sa 500 charging cycles. (80% * 625 = 500) (hindi isinasaalang-alang ang mga salik tulad ng pagbaba sa kapasidad ng lithium battery).

Gayunpaman, dahil sa iba't ibang salik sa totoong buhay, lalo na ang katotohanang hindi pare-pareho ang lalim ng pagbaba tuwing pagsisingil, ang "500 charging cycles" ay maaari lamang gamitin bilang sanggunian para sa haba ng buhay ng baterya.

Ang tamang pahayag ay: ang haba ng buhay ng isang lithium battery ay may kaugnayan sa bilang ng natapos na charging cycles, ngunit hindi direktang nauugnay sa bilang ng mga singil.

Simple lang ito, halimbawa, kung ang isang lithium baterya ay ginamit lamang ng kalahati ng kapasidad nito sa unang araw at pagkatapos ay lubusang ikinarga, at ginawa rin ang parehong bagay sa ikalawang araw, isa lamang ito itinuturing na charging cycle, hindi dalawa. Kaya karaniwan ay kinakailangan ng ilang charging cycles para makumpleto ang isang cycle. Bawat pagkumpleto ng isang charging cycle, napakaliit ng pagbaba sa kapasidad ng baterya. Gayunpaman, napakaliit ng pagbaba; ang mga de-kalidad na baterya ay nananatiling may 80% ng orihinal nitong kapasidad kahit matapos na ang maraming charging cycles. Ito ang dahilan kung bakit maraming mga produktong gumagamit ng lithium-ion baterya ay patuloy na gumagana nang maayos kahit matapos na ang dalawa o tatlong taon. Syempre, kailangan din palitan ang mga lithium-ion baterya kapag natapos na ang kanilang lifespan.

Ang haba ng buhay ng isang lithium baterya ay karaniwang 300-500 mga siklo ng pagpapakarga. Ipagpalagay na ang isang buong pagbaba ng kuryente ay nagbibigay ng Q yunit ng kuryente, at hindi isasaalang-alang ang pagbawas ng kapasidad matapos bawat siklo ng pagkakarga, ang isang lithium baterya ay maaaring magbigay o mag-replenish ng kabuuang 300Q-500Q na yunit ng kuryente sa buong haba ng kanyang buhay. Kaya naman, kung ikaw ay magkakarga pagkatapos gamitin ang kalahati ng kapasidad ng baterya tuwing isa, maaari itong ikarga nang 600-1000 beses; kung ikaw ay magkakarga pagkatapos gamitin ang isang-tatlo ng kapasidad ng baterya tuwing isa, maaari itong ikarga nang 900-1500 beses. At iba pa. Kung ikaw ay magkakarga nang arbitraryo, ang bilang ng mga pagkakarga ay hindi tiyak. Sa madaling salita, anuman ang paraan mo ng pagkakarga, ang kabuuang halaga ng kuryenteng napapanumbalik ay pare-pareho lamang sa 300Q-500Q. Samakatuwid, maari rin nating unawain ito: ang haba ng buhay ng isang lithium baterya ay may kaugnayan sa kabuuang halaga ng kuryenteng maaari nitong makarga, hindi sa bilang ng mga siklo ng pagkakarga. Ang ganap na pagbaba/ganap na pagkarga at bahagyang pagbaba/bahagyang pagkarga ay walang malaking pagkakaiba sa epekto nito sa haba ng buhay ng isang lithium baterya.

Sa katunayan, ang paminsan-minsang pagbaba at pagtaas ng singa ay mas nakakabuti sa mga bateryang lithium. Ang lubos na pagbaba at lubos na pagsinga ay kailangan lamang kapag isinasagawa ang kalibrasyon sa power module ng produkto. Kaya naman, hindi kailangang maging mapagmatyag sa proseso ang mga produktong gumagamit ng bateryang lithium; ang kaginhawahan ang dapat na pinakamahalaga. Maaari silang singan anumang oras nang hindi nababahala sa epekto nito sa kanilang haba ng buhay.

Kung gagamitin ang mga bateryang lithium sa mga kapaligiran na lampas sa tinukoy na temperatura ng operasyon (higit sa 35°C), patuloy na bababa ang kapasidad ng baterya, na nangangahulugan na ang tagal ng suplay ng kuryente nito ay hindi na magiging kasingtagal dati. Ang pagsisinga ng mga device sa ganitong temperatura ay magdudulot ng mas malaking pinsala sa baterya. Kahit ang pag-iimbak ng mga baterya sa medyo mainit na kapaligiran ay magdudulot ng ilang pagkasira sa kanilang kalidad. Kaya, mahalaga ang pagpapanatili ng angkop na temperatura ng operasyon upang mapalawig ang buhay ng mga bateryang lithium.

Kung gumagamit ka ng mga bateryang lithium sa mga lugar na may mababang temperatura, halimbawa ay nasa ilalim ng 4°C, mapapansin mo rin na nababawasan ang haba ng buhay ng baterya, at ang ilang orihinal na bateryang lithium sa mga mobile phone ay baka hindi na nga makapag-charge sa ganitong malamig na kapaligiran. Ngunit huwag masyadong mag-alala, ito ay pansamantalang kalagayan lamang. Hindi katulad ng paggamit sa mataas na temperatura, kapag tumataas ang temperatura, mainit na mainit ang mga molekula sa loob ng baterya at agad na bumabalik sa dating kapasidad.

Upang ma-maximize ang performance ng isang bateryang lithium-ion, kailangan itong gamitin nang madalas upang patuloy na umagos ang mga electron sa loob nito. Kung hindi mo madalas gamitin ang iyong bateryang lithium, tandaan na kumpletuhin ang isang buong charging cycle bawat buwan at isagawa ang charge calibration, halimbawa ay isang malalim na pagbaba ng singil (deep discharge) na sinusundan ng malalim na pagpapasingil (deep charge).

Ang tamang termino ay "charge-discharge cycle," hindi "bilang ng mga charge." Ang isang cycle ay tumutukoy sa panahon kung kailan ang baterya ay mula fully charged hanggang ganap na nauubos. Kung ang iyong baterya ay fully charged, ginamit ang isang-sampung bahagi ng kapasidad nito, at pagkatapos ay muli itong fully charged, iyon ay isang-sampung bahagi ng isang cycle. Kailangan mong i-charge at i-discharge ito nang 10 beses upang makumpleto ang isang cycle. Katulad nito, kung nagsimula ka sa full charge, ginamit ang kalahati ng kapasidad, in-charge muli nang buo, pagkatapos ay ginamit ulit hanggang kalahati ng kapasidad, at saka muli in-charge nang buo, iyon ay isa ring cycle—dalawang beses kang nag-charge. Samakatuwid, ang isang cycle ay nakabase lamang sa "kabuuang halaga ng kuryenteng nailabas mula sa baterya," at walang direktang ugnayan sa "bilang ng mga charge."

Higit pa rito, ang nominal na bilang ng mga charge-discharge cycle na ito ay hindi ibig sabihin na hindi na magagamit ang baterya kapag natapos na ito. Ibig lang nitong sabihin ay matapos ang bilang ng mga cycle na ito, ang kakayahan ng baterya na mag-imbak ng enerhiyang elektrikal ay bababa sa isang tiyak na antas.

Halimbawa, ang isang partikular na baterya ng lithium ay may nominal na charge-discharge cycle na buhay na "hindi bababa sa 60% ng nominal na kapasidad nito pagkatapos ng 500 cycle".

Sa madaling salita, pagkatapos ng 500 cycle, ang bateryang ito ay maaari lamang humawak ng humigit-kumulang 60% ng kapasidad nito noong bago pa ito. Ang pagganap nito ay nabawasan sa isang tiyak na lawak. Iyon ang buod nito.

Ang mga bateryang Lithium ay walang nakapirming limitasyon sa bilang ng mga cycle ng pag-charge. Ang mga baterya mula sa mga kagalang-galang na tagagawa ay karaniwang makatiis ng hindi bababa sa 500 cycle ng pag-charge-discharge habang pinapanatili ang higit sa 80% ng kanilang paunang kapasidad, ibig sabihin, maaari silang tumagal ng dalawang taon sa isang singil. Karaniwan, ang mga baterya ng mobile phone ay makakaranas ng makabuluhang pagkasira sa buhay ng baterya pagkatapos ng 1000 cycle ng pag-charge.

Mga paraan ng pagpapanatili ng baterya ng mobile phone:

1. Gamitin lamang ang baterya kapag ito ay ganap na naka-charge sa bawat oras upang bawasan ang bilang ng mga cycle ng pag-charge at pahabain ang buhay ng baterya.
2. Hindi mo kailangang ganap na i-discharge ang baterya; karaniwang kailangang i-charge ito kapag bumaba ang antas ng singa sa ilalim ng 10%.
3. Gumamit ng orihinal na charger para mag-charge; huwag gumamit ng universal charger.
4. Huwag gamitin ang iyong telepono habang nag-cha-charge.
5. Huwag labis na i-charge; itigil ang pag-charge kapag fully charged na ang baterya.

Oo, ayon sa mga resulta ng eksperimento, bumababa ang habambuhay ng mga lithium baterya habang dumarami ang bilang ng mga charging cycle. Karaniwan, ang mga lithium baterya ay kayang makatiis lamang ng 2000-3000 charging cycles.

Tumutukoy ang cycling sa paggamit. Ginagamit natin ang mga baterya at interesado tayo sa tagal ng paggamit. Upang masukat ang pagganap ng isang rechargeable na baterya, itinatag ang kahulugan ng cycle life. Malaki ang pagkakaiba ng aktuwal na karanasan ng mga gumagamit, at hindi maihahambing ang mga pagsubok sa ilalim ng iba't ibang kondisyon. Upang magawa ang mga paghahambing, dapat standardisado ang kahulugan ng cycle life.

Ang pambansang pamantayan ay nagtatakda ng mga sumusunod na kondisyon at kinakailangan sa pagsubok para sa haba ng kuryente ng litidio baterya: Sa ilalim ng temperatura ng paligid na 20℃±5℃, singilin sa 1C. Kapag ang boltahe sa dulo ng baterya ay umabot sa limitasyon ng singilin na 4.2V, lumipat sa patuloy na singilin hanggang ang kasalukuyang singilin ay mas mababa o katumbas ng 1/20C. Itigil ang pag-sisingil at hayaan itong magpahinga nang 0.5h~1h. Pagkatapos, i-discharge gamit ang 1C na kasalukuyan papunta sa huling boltahe na 2.75V. Matapos makumpleto ang paglabas ng kuryente, hayaan itong magpahinga nang 0.5h~1h bago simulan ang susunod na siklo ng pag-sisingil at paglabas. Ang haba ng siklo ay itinuturing na natapos kapag ang dalawang magkasunod na oras ng paglabas ay mas mababa sa 36 minuto. Ang bilang ng mga siklo ay dapat mahigit sa 300.

Paliwanag sa pambansang pamantayan:

1. Ang depinisyon na ito ay nagsasaad na ang pagsubok sa haba ng siklo ay isinasagawa gamit ang paraan ng malalim na pag-sisingil at malalim na paglabas ng kuryente ;
2. Ang mga regulasyon ay nagsasaad na, batay sa modelong ito, ang cycle life ng mga lithium battery ay dapat pa ring mananatili nang higit sa 60% ng kanilang kapasidad pagkatapos ng ≥300 cycles .

Gayunpaman, ang iba't ibang cycling regimes ay nagbubunga ng malaking pagkakaiba-iba sa bilang ng cycles. Halimbawa, kung ang lahat ng iba pang kondisyon ay nanatiling hindi nagbago, ang simpleng pagbabago ng constant voltage mula 4.2V patungong 4.1V para sa parehong modelo ng baterya habang isinasagawa ang cycle life testing ay nangangahulugan na ang baterya ay hindi na lubusang ikinakarga, at ang huling resulta ng pagsusuri ay nagpapakita ng halos 60% na pagtaas sa cycle life. Kaya naman, kung ang cutoff voltage ay tataasin patungong 3.9V, dapat maramihan ang bilang ng cycles nang ilang beses.

Mahalaga na maunawaan ang pahayag na bawat charge-discharge cycle ay nagpapababa sa buhay ng baterya. Ang isang charging cycle ng lithium battery ay tinutukoy bilang ang proseso kung saan ang lithium battery ay mula fully charged hanggang completely empty at pagkatapos ay muli na fully charged. Hindi ito katulad ng pagsisingil nang isang bes. Bukod dito, kapag pinag-uusapan ang bilang ng ikot (cycle count), kailangang isaalang-alang ang mga kondisyon kung saan isinagawa ang ikot. Walang kabuluhan ang pag-uusap tungkol sa bilang ng ikot kung hindi isasaalang-alang ang mga kondisyong ito, dahil ang bilang ng ikot ay paraan lamang upang penatnig ang haba ng buhay ng baterya, hindi ang panghuling layunin!