Lityum Pil Ömürleri Gerçekten Ne Kadar Sürer? Gerçek Ortaya Çıktı

Lityum-iyon piller, lityum metalini veya lityum alaşımlarını negatif elektrot malzemesi olarak ve sulu olmayan bir elektrolit çözeltisini kullanan bir pil türüdür. İlk lityum metal pili, 1912 yılında Gilbert N. Lewis tarafından önerilmiş ve incelenmiştir. 1970'lerde M.S. Whittingham, lityum-iyon pilleri önermiş ve araştırmaya başlamıştır. Lityum metalinin oldukça reaktif kimyasal özellikleri nedeniyle işlenmesi, depolanması ve kullanımı çok katı çevre kontrolleri gerektirir. Bu yüzden lityum-iyon piller uzun bir süre yaygın olarak kullanılmamıştır. Bilim ve teknolojinin gelişmesiyle birlikte lityum-iyon piller günümüzde ana akım haline gelmiştir.

Lityum piller, genel olarak lityum metal piller ve lityum iyon piller olmak üzere iki kategoriye ayrılabilir. Lityum iyon piller metalik lityum içermemektedir ve şarj edilebilir. 1996 yılında geliştirilen beşinci nesil şarj edilebilir piller olan lityum metal piller, lityum iyon pillere göre daha üstün güvenlik, özgül kapasite, kendiliğinden deşarj oranı ve fiyat-performans oranına sahiptir. Yüksek teknolojik gereksinimleri nedeniyle şu anda yalnızca birkaç ülkedeki şirketler lityum metal pil üretebilmektedir.

Lityum iyon piller sadece 500 kez şarj ve deşarj edilebilir mi?

Çoğu tüketici muhtemelen lityum pillerin ömrünün "500 çevrim", yani 500 şarj-deşarj döngüsü olduğunu duymuştur. Bunun ötesinde pil "ölmüş" kabul edilir. Birçok kişi pili yalnızca tamamen boşaldığında şarj ederek pil ömrünü uzatmaya çalışır. Ancak bu gerçekten pil ömrünü uzatıyor mu?

❌ Cevap hayır. Bir lityum pilin ömrü "500 kez"dir ve bu, şarj edilme sayısını değil, bir şarj-deşarj döngüsünü ifade eder.

Şarj döngüsü, bir pilin tamamen dolu halden boş haline ve tekrar tamamen dolu hale gelmesi sürecini ifade eder ve bu, tek bir şarj işlemiyle aynı şey değildir. Örneğin, bir lityum pil ilk gün kapasitesinin yarısına kadar kullanılıp sonra tamamen şarj edilirse ve ikinci gün de aynı işlem tekrarlanırsa, bu yalnızca bir şarj döngüsü olarak sayılır, iki değil. Bu nedenle genellikle bir döngüyü tamamlamak birkaç şarj döngüsü gerektirir. Her bir şarj döngüsü tamamlandığında pil kapasitesi hafifçe azalır. Ancak bu azalma çok küçüktür; yüksek kaliteli piller, birçok şarj döngüsünün ardından orijinal kapasitelerinin yaklaşık %80'ini korur ve birçok lityum-iyon pilli ürün iki veya üç yılın ardından bile normal şekilde çalışır. Elbette lityum-iyon piller ömürlerinin sonuna geldiğinde değiştirilmelidir.

Böylece adı verilen 500 döngü, üreticinin yaklaşık 625 şarj edilebilir döngüyü sabit bir deşarj derinliğinde (örneğin %80) tamamlayarak 500 şarj döngüsüne ulaşması anlamına gelir. (80% * 625 = 500) (lityum pil kapasitesindeki azalma gibi faktörler göz ardı edilmiştir).

Ancak gerçek hayatta çeşitli faktörler nedeniyle, özellikle şarj sırasında deşarj derinliğinin sabit olmaması nedeniyle "500 şarj döngüsü", yalnızca pil ömrü için bir referans olarak kullanılabilir.

Doğru ifade şudur: bir lityum pilin ömrü, tamamlanmış şarj döngülerinin sayısıyla ilişkilidir ancak şarj sayısıyla doğrudan ilişkili değildir.

Basitçe ifade etmek gerekirse, örneğin bir lityum batarya ilk gün kapasitesinin yalnızca yarısını kullanıp ardından tamamen şarj edilirse ve ikinci gün de aynı işlem tekrarlanırsa, bu iki değil, yalnızca bir şarj döngüsü olarak sayılır. Bu nedenle, genellikle bir döngüyü tamamlamak birkaç şarj döngüsü alır. Her şarj döngüsü tamamlandığında bataryanın kapasitesi hafifçe azalır. Ancak bu azalma çok küçüktür; yüksek kaliteli bataryalar birçok şarj döngüsünün ardından bile orijinal kapasitelerinin %80'ini korur. Bu yüzden birçok lityum-iyon pil ile çalışan ürün iki veya üç yıl sonra bile normal şekilde çalışır. Elbette lityum-iyon piller kullanım ömürlerine ulaştıklarında sonunda değiştirilmeleri gerekir.

Bir lityum pilin ömrü genellikle 300-500 şarj döngüsüdür. Tek bir tam deşarjın Q birim elektrik sağladığını ve her şarj döngüsünden sonra kapasitenin azalmasını göz ardı edersek, bir lityum pil ömrü boyunca toplamda 300Q-500Q birim elektrik sağlayabilir veya yenileyebilir. Bu nedenle, her seferinde pil kapasitesinin yarısını kullandıktan sonra şarj ederseniz, 600-1000 kez şarj edilebilir; her seferinde pil kapasitesinin üçte birini kullandıktan sonra şarj ederseniz, 900-1500 kez şarj edilebilir. Ve böylece devam eder. Rastgele şarj ederseniz, şarj sayısı belirsizdir. Kısacası, nasıl şarj ederseniz edin, yenilenen toplam elektrik miktarı sabit olup 300Q-500Q arasındadır. Bu yüzden bunu şu şekilde de anlayabiliriz: bir lityum pilin ömrü, şarj edilebileceği toplam elektrik miktarıyla ilgilidir, şarj döngülerinin sayısıyla değil. Derin deşarj/derin şarj ile yüzeysel deşarj/yüzeysel şarj arasında, lityum pilin ömrü üzerindeki etkiler açısından büyük bir fark yoktur.

Aslında, lityum piller için hafif deşarj ve hafif şarj daha faydalıdır. Ürünün güç modülünün lityum pili kalibre ettiği durumlar dışında, tam deşarj ve tam şarj işlemine gerek yoktur. Bu nedenle, lityum pilli ürünlerde şarj süreci konusunda fazla titiz olmaya gerek yoktur; öncelik kolaylık olmalıdır. Ömrünü etkileyeceği endişesiyle beklemeden istediğiniz zaman şarj edebilirsiniz.

Lityum piller, belirtilen çalışma sıcaklığının üzerindeki ortamlarda (35°C'nin üzerinde) kullanılırsa, pil kapasitesi sürekli azalacaktır ve bu da pilin çalışma süresinin normalinden daha kısa olacağı anlamına gelir. Böyle sıcaklıklarda cihazlara şarj yapmak pile daha büyük zarar verir. Pillerin nispeten sıcak ortamlarda bile saklanması, kalitelerinde kısmi hasara neden olmaktan kaçınmaz. Bu yüzden, uygun bir çalışma sıcaklığının korunması, lityum pillerin ömrünü uzatmanın iyi bir yoludur.

Lityum pilleri düşük sıcaklıklı ortamlarda, yani 4°C'nin altında kullanıyorsanız, pil ömrünün azaldığını fark edeceksiniz ve bazı orijinal cep telefonu lityum pilleri düşük sıcaklıklarda вообще şarj bile olmayabilir. Ancak fazla endişelenmeyin, bu yalnızca geçici bir durumdur. Yüksek sıcaklıklı ortamlarda kullanımın aksine, sıcaklık yükseldiğinde pil içindeki moleküller ısınır ve hemen önceki kapasitelerini geri kazanır.

Bir lityum-iyon pilin performansını en üst düzeye çıkarmak için, içerdeki elektronların sürekli hareket halinde kalması amacıyla sık sık kullanılması gerekir. Lityum pilinizi sık kullanmıyorsanız, her ay tam bir şarj döngüsü tamamlayıp şarj kalibrasyonu yapmayı unutmayın, yani derin deşarjdan sonra derin şarj işlemi uygulayın.

Doğru terim "şarj-deşarj döngüsüdür", "şarj sayısı" değil. Bir döngü, bir pilin tamamen şarjlı durumdan tamamen boşalmış duruma geçmesini ifade eder. Eğer pili tam şarj edip kapasitesinin onda birini kullandıktan sonra tekrar tam şarj ederseniz, bu bir döngünün onda biridir. Bir döngüyü tamamlamak için 10 kez şarj etmeniz ve deşarj etmeniz gerekir. Benzer şekilde, tam şarjlı bir durumdan başlayıp kapasitenin yarısını kullanıp tam şarj etmeniz, ardından tekrar yarısını kullanıp yeniden tam şarj etmeniz de bir döngüdür—bu durumda iki kez şarj etmiş olursunuz. Bu nedenle bir döngü yalnızca "pilden boşaltılan toplam elektrik miktarına" bağlıdır ve "şarj sayısıyla" doğrudan bir ilişkisi yoktur.

Ayrıca, bu nominal şarj-deşarj döngüsü sayısı, döngü sayısı bittiğinde pilin kullanılamaz olduğu anlamına gelmez. Bunun yerine, bu sayıda döngüden sonra pilin elektrik enerjisi depolama kapasitesinin belirli bir seviyeye kadar düştüğü anlamına gelir.

Örneğin, belirli bir lityum batarya, "500 döngü sonrasında nominal kapasitesinin en az %60'ını koruma" şeklinde nominal şarj-deşarj ömrüne sahiptir.

Diğer bir deyişle, bu batarya 500 döngü sonrasında, yeni iken sahip olduğu kapasitenin yaklaşık %60'ını tutabilir. Performansı belli ölçüde düşmüştür. İşte mesele bundan ibarettir.

Lityum bataryaların şarj döngüsü sayısı konusunda sabit bir sınırı yoktur. İtibarlı üreticilerin bataryaları genellikle ilk kapasitelerinin %80'inden fazlasını korurken en az 500 şarj-deşarj döngüsüne dayanabilir, yani tek bir şarjla iki yıl sürebilir. Genellikle cep telefonu bataryaları, 1000 şarj döngüsünün ardından batarya ömründe önemli bir düşüş yaşar.

Cep telefonu batarya bakım yöntemleri:

1. Şarj sayısını azaltmak ve batarya ömrünü uzatmak için her seferinde bataryayı yalnızca tamamen şarj edildiğinde kullanın.
2. Pili tamamen boşaltmanıza gerek yok; genellikle şarj seviyesi %10'un altına düştüğünde şarj edilmesi gerekir.
3. Şarj etmek için orijinal şarj cihazını kullanın; evrensel bir şarj cihazı kullanmayın.
4. Telefonunuzu şarj ederken kullanmayın.
5. Aşırı şarj etmeyin; pil tamamen dolduğunda şarj işlemini durdurun.

Evet, deneysel sonuçlara göre lityum pillerin ömrü şarj sayısının artmasıyla birlikte azalır. Genellikle lityum piller sadece 2000-3000 şarj döngüsüne dayanabilir.

Döngü, kullanım anlamına gelir. Biz pilleri kullanıyoruz ve kullanım süresiyle ilgileniyoruz. Yeniden şarj edilebilir bir pilin performansını ölçmek için döngü ömrü tanımı oluşturulmuştur. Gerçek kullanıcı deneyimleri büyük ölçüde değişir ve farklı koşullarda yapılan testler karşılaştırılamaz. Karşılaştırmalar yapılabilmesi için döngü ömrü tanımının standartlaştırılması gerekir.

Ulusal standart, lityum pillerin döngü ömrü için aşağıdaki test koşullarını ve gereksinimlerini belirtmektedir: 20℃±5℃ ortam sıcaklığında 1C akımla şarj edilir. Pil uç gerilimi 4,2V'lik şarj limit gerilimine ulaştığında sabit gerilim şarjına geçilir ve şarj akımı ≤ 1/20C olana kadar devam edilir. Şarj işlemi durdurulur ve 0,5-1 saat bekletilir. Daha sonra 1C akımla 2,75V bitiş gerilimine kadar deşarj yapılır. Deşarj tamamlandıktan sonra bir sonraki şarj-deşarj döngüsüne başlamadan önce 0,5-1 saat bekletilir. İki ardışık deşarj süresi 36 dakikadan az olduğunda döngü ömrünün sonlandığı kabul edilir. Döngü sayısı 300'den büyük olmalıdır.

Ulusal standart açıklaması:

1. Bu tanım, döngü ömrü testinin tam şarj-tam deşarj yöntemiyle gerçekleştirildiğini belirtmektedir ;
2. Yönetmeliklere göre bu modele uygun olarak, lityum pillerin ≥300 döngü sonrasında hâlâ kapasitelerinin %60'ından fazlasını koruması gerekir .

Ancak farklı döngü rejimleri son derece farklı döngü sayıları verir. Örneğin diğer tüm koşullar sabit tutulurken, aynı pil modeli için döngü ömrü testi sırasında sadece sabit voltajın 4,2V'tan 4,1V'a düşürülmesi pille derin şarj yapılmaması anlamına gelir ve nihai test sonuçları döngü ömründe neredeyse %60 artış gösterir. Bu nedenle kesme voltajı 3,9V'a çıkarılırsa, döngü sayısı birkaç kat artmalıdır.

Her şarj-deşarj döngüsünün pil ömrünü azalttığını anlamak önemlidir. Bir lityum pil şarj döngüsü, lityum pilin tam şarjlı durumdan tamamen boş duruma ve tekrar tam şarjlı duruma gelmesine kadar olan süreç olarak tanımlanır. Bu, bir kez şarj etmekle aynı şey değildir. Ayrıca, döngü sayısından bahsederken, döngünün hangi koşullar altında yapıldığı dikkate alınmalıdır. Bu koşulları göz önünde bulundurmadan döngü sayısından bahsetmek anlamsızdır çünkü döngü sayısı, batarya ömrünü değerlendirmenin bir yoludur, amaç değil!