Какво представляват литиевите батерии?

Като членове на семейството на акумулаторните батерии, литиевите батерии са надминали оловно-киселинните аналози като предпочитан избор за мнозина, поради тяхната висока енергийна плътност и ниска поддръжка. В основата на тяхната работа е литий, лек, но здрав метал, отговорен за движението на електрическия заряд. По време на употреба литиевите йони се движат между отрицателния електрод и положителния електрод и този процес се обръща по време на зареждане.

Литиевите батерии не са универсални; те се предлагат в различни форми, като литиево-йонни (Li-ion) и литиево-железни фосфати (LiFePO4), всяка от които е подходяща за различни нужди, вариращи от ръчни устройства до електрически превозни средства и широкомащабно съхранение на енергия. Известни със своята ефективност, тези батерии революционизират начина, по който захранваме нашия богат на технологии живот.

Свързана публикация: Пълната разбивка: плюсове и минуси на литиево-йонните батерии

Какво влияе върху продължителността на живота на литиевата батерия?

Издръжливостта на литиевите батерии се формира от различни фактори, които надхвърлят просто времето. Тя се формира от начина, по който ги използваме, как се грижим за тях и от присъщите свойства на химията на батериите. За да разберем напълно факторите, които допринасят за живота на литиевата батерия, трябва да разгледаме цялата картина.

Ролята на циклите на зареждане

Цикъл на зареждане се случва всеки път, когато заредите батерия до 100%, след което я използвайте, докато падне до 0%. Този цикъл може да бъде доста груб за живота на батерията. Но за разлика от по-старите никелови батерии, които стават по-слаби, ако не ги заредите докрай, литиевите батерии всъщност са по-щастливи, ако не ги изтощите напълно. Зареждането им само наполовина, преди да ги използвате отново, може да им помогне да издържат по-дълго. Тези батерии имат определен брой цикли на пълно зареждане, с които могат да се справят, преди да започнат да губят енергия по-бързо. След като литиевата батерия бъде заредена и разредена около 500 до 1,000 пъти, тя обикновено ще има около 80% от мощността, с която е започнала. И докато пълният цикъл натоварва повече батерията, приключването на зареждането, преди да достигне пълното ѝ ниво, може да бъде по-малко стресиращ начин да ги поддържате здрави.

Дълбочина на изпускане и нейното въздействие

Концепцията за дълбочина на разреждане (DoD) играе важна роля за здравето и продължителността на живота на литиевите батерии. Казано с прости думи, DoD се отнася до процента на батерията, която е била изразходвана. Например, ако използвате половината от съхранената енергия в батерия от 100 Ah, оставяйки я на 50 Ah, тя е на 50% DoD.

Важен момент, който трябва да имате предвид, е, че всяко разреждане частично намалява бъдещия капацитет на батерията. Дълбокото изтощаване на батерията почти до нула преди презареждане – еквивалентът на натискане да бягате с нараняване – не е препоръчително за тези, които търсят дълъг живот от своя източник на енергия. Този навик натоварва батерията повече от необходимото и може значително да съкрати експлоатационния й живот.

За перспектива, помислете за това: батерия, която редовно се разрежда до 80% DoD, може да види само около 500 цикъла на зареждане, преди нейната производителност да намалее значително. Въпреки това, ако ограничите разреждането до 50% DoD, животът на батерията може да се удължи до повече от 1,500 цикъла. Това е трикратно увеличение на продължителността на живота просто чрез избягване на дълбоки разряди.

Плиткото разреждане, което може да означава намаляване на капацитета до само 70-80% преди презареждане, поставя много по-малко напрежение върху батерията. Подобно е на леко упражнение за дълголетие, а не на изтощителна тренировка, която води до износване. Чрез поддържане на минимална дълбочина на разреждане, да речем до около 30% от общия капацитет, не само се намалява износването, но броят на възможните цикли може да се увеличи експоненциално, в някои първокласни литиеви батерии, до впечатляващите 5,000 цикъла.

Зарядно напрежение и дълготрайност на батерията

В техническата област на литиевите батерии оптималното напрежение на зареждане е от първостепенно значение за осигуряване на дълголетие. Литиевите батерии са проектирани да работят идеално в определен диапазон на напрежение, обикновено от 3.6 до 3.7 волта. Зареждането над горната граница, предписана от производителя на батерията, известно като пренапрежение, може да бъде изкушаващо, защото изглежда предлага по-бързо зареждане и по-незабавна мощност; това действие обаче има значителни разходи за живота на батерията.

Например, непрекъснатото зареждане на батерия, предназначена за 3.7 волта до 4.2 волта, наистина може за кратко да повиши нейния капацитет, но с течение на времето оказва вредно въздействие върху здравето на батерията. Превишаването на идеалния праг на напрежението ускорява износването на катодния компонент в литиево-йонните клетки, което води до непоправима загуба на капацитет. Учудващо е, че за всяко увеличение от 0.1 волта над препоръчителното напрежение, очакваната продължителност на живота на батерията може да спадне с около 40%. Тази несигурна ситуация е сравнима с извършването на балансиращ акт на стотици фута във въздуха без мрежа - макар първоначално да изглежда вълнуващо, опасността от сериозна злополука ескалира драматично.