วิธีดูแลรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน การใช้งาน การชาร์จ ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม การบำรุงรักษาแบตเตอรี่ลิเธียม
หากคุณสนใจวิธีการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน คุณมาถูกที่แล้ว
อุปกรณ์พกพาสมัยใหม่ต้องการแหล่งพลังงานอิสระ
ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งนี้เป็นจริงทั้งสำหรับ "เทคโนโลยีชั้นสูง" เช่น สมาร์ทโฟน และอุปกรณ์ที่ง่ายกว่า เช่น สว่านไฟฟ้า หรือมัลติมิเตอร์
แบตเตอรี่มีหลายประเภท แต่สำหรับอุปกรณ์พกพา Li-Ion มักใช้บ่อยที่สุด
ความง่ายในการผลิตและต้นทุนที่ต่ำทำให้มีการกระจายสินค้าในวงกว้างเช่นนี้
คุณลักษณะด้านประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม บวกกับการคายประจุเองต่ำและมีรอบการคายประจุสำรองจำนวนมากก็มีส่วนทำให้สิ่งนี้เช่นกัน
สำคัญ!เพื่อความสะดวกยิ่งขึ้น แบตเตอรี่เหล่านี้ส่วนใหญ่จะมีอุปกรณ์ตรวจสอบพิเศษที่ป้องกันไม่ให้ประจุข้ามระดับวิกฤต
เมื่อมีการคายประจุวิกฤต วงจรนี้จะหยุดจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับอุปกรณ์ และเมื่อเกินระดับประจุที่อนุญาต วงจรจะปิดกระแสไฟขาเข้า
ควรชาร์จโทรศัพท์หรือแท็บเล็ตที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเมื่อระดับแบตเตอรี่อยู่ที่ 10–20%
ยิ่งไปกว่านั้น หลังจากถึง 100% ที่ระบุแล้ว การชาร์จควรใช้เวลานานอีกหนึ่งชั่วโมงครึ่งถึงสองชั่วโมง
นี่เป็นสิ่งจำเป็นเนื่องจากแบตเตอรี่จะต้องชาร์จจริงถึง 70–80%
คำแนะนำ!จำเป็นต้องดำเนินการป้องกันการปล่อยประมาณทุกๆ 3 เดือนโดยประมาณ
เมื่อชาร์จจากแล็ปท็อปหรือคอมพิวเตอร์เดสก์ท็อปจำเป็นต้องคำนึงว่าพอร์ต USB ไม่สามารถจ่ายแรงดันไฟฟ้าสูงเพียงพอได้ดังนั้นกระบวนการนี้จะใช้เวลานานกว่า
การชาร์จเต็มและไม่สมบูรณ์ (80–90%) สลับกันจะช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
แม้จะมีสถาปัตยกรรมที่ชาญฉลาดและไม่โอ้อวดโดยทั่วไป แต่การปฏิบัติตามกฎบางประการในการใช้แบตเตอรี่จะช่วยยืดอายุการใช้งานได้
เพื่อป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ของอุปกรณ์ "ทนทุกข์" ก็เพียงพอที่จะปฏิบัติตามคำแนะนำง่ายๆ
กฎข้อที่ 1 ไม่จำเป็นต้องคายประจุแบตเตอรี่จนหมด
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" ดังนั้นจึงเป็นการดีกว่าที่จะเรียกเก็บเงินก่อนที่จะถึงช่วงเวลาของการคายประจุจนหมด
ผู้ผลิตบางรายวัดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตามจำนวนรอบการชาร์จจากศูนย์
ผลิตภัณฑ์คุณภาพสูงสุดสามารถทนต่อรอบดังกล่าวได้มากถึง 600 รอบ เมื่อชาร์จแบตเตอรี่โดยเหลือ 10–20% จำนวนรอบจะเพิ่มขึ้นเป็น 1700
กฎข้อที่ 2 ยังคงต้องทำการปลดประจำการอย่างสมบูรณ์ทุกๆ สามเดือน
ด้วยการชาร์จที่ไม่เสถียรและไม่สม่ำเสมอ ระดับการชาร์จสูงสุดและต่ำสุดโดยเฉลี่ยในคอนโทรลเลอร์ที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้จะหายไป
ส่งผลให้อุปกรณ์ได้รับข้อมูลที่ไม่ถูกต้องเกี่ยวกับจำนวนเงินที่ชาร์จ
การป้องกันการปล่อยจะช่วยป้องกันสิ่งนี้ เมื่อแบตเตอรี่หมด ค่าประจุขั้นต่ำในวงจรควบคุม (ตัวควบคุม) จะถูกรีเซ็ตเป็นศูนย์
หลังจากนี้ คุณจะต้องชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มความจุ โดยให้เชื่อมต่อกับเครือข่ายเป็นเวลาแปดถึงสิบสองชั่วโมง
สิ่งนี้จะอัปเดตค่าสูงสุด หลังจากรอบดังกล่าว การทำงานของแบตเตอรี่จะมีเสถียรภาพมากขึ้น
กฎข้อที่ 3: ควรจัดเก็บแบตเตอรี่ที่ไม่ได้ใช้โดยมีค่าใช้จ่ายเพียงเล็กน้อย
ก่อนจัดเก็บควรชาร์จแบตเตอรี่ประมาณ 30–50% และเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 15 0 C ในสภาวะเช่นนี้แบตเตอรี่สามารถเก็บไว้ได้ค่อนข้างนานโดยไม่มีความเสียหายมากนัก
แบตเตอรี่ที่ชาร์จจนเต็มจะสูญเสียความจุส่วนสำคัญระหว่างการเก็บรักษา
และของที่ปล่อยออกมาหมดแล้วหลังจากเก็บไว้เป็นเวลานานจะต้องส่งไปรีไซเคิลเท่านั้น
กฎข้อที่ 4 การชาร์จต้องทำด้วยอุปกรณ์ดั้งเดิมเท่านั้น
เป็นที่น่าสังเกตว่าเครื่องชาร์จนั้นถูกสร้างขึ้นในการออกแบบอุปกรณ์พกพา ( ฯลฯ )
ในกรณีนี้ อะแดปเตอร์ภายนอกจะทำหน้าที่เป็นตัวเรียงกระแสและตัวปรับแรงดันไฟฟ้า
กล้องไม่ได้ติดตั้งอุปกรณ์ดังกล่าว ด้วยเหตุนี้จึงต้องถอดแบตเตอรี่ออกและชาร์จจากภายนอก
การใช้ "การชาร์จ" ของบุคคลที่สามอาจส่งผลเสียต่อสภาพของอุปกรณ์ได้
กฎข้อที่ 5 ความร้อนสูงเกินไปเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ Li-Ion
อุณหภูมิสูงส่งผลเสียอย่างมากต่อการออกแบบแบตเตอรี่ สิ่งระดับต่ำก็เป็นอันตรายเช่นกัน แต่ในระดับที่น้อยกว่ามาก
สิ่งนี้จะต้องคำนึงถึงเมื่อใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่จะต้องได้รับการปกป้องจากแสงแดดโดยตรง และใช้โดยห่างจากแหล่งความร้อน
ช่วงอุณหภูมิที่อนุญาตคือระหว่าง -40 0 C ถึง +50 0 C
กฎข้อที่ 6 การชาร์จแบตเตอรี่โดยใช้ “กบ”
การใช้ที่ชาร์จที่ไม่ผ่านการรับรองนั้นไม่ปลอดภัย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง "กบ" ที่ผลิตในจีนทั่วไปมักจะติดไฟระหว่างการชาร์จ
ก่อนที่จะใช้เครื่องชาร์จแบบสากลคุณต้องตรวจสอบค่าสูงสุดที่อนุญาตซึ่งระบุไว้บนบรรจุภัณฑ์
ดังนั้นจึงต้องใส่ใจกับความสามารถสูงสุด
หากขีดจำกัดน้อยกว่าความจุของแบตเตอรี่ ก็จะไม่สามารถชาร์จจนเต็มได้
เมื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่แล้ว ไฟแสดงสถานะที่เกี่ยวข้องบนตัวกบควรสว่างขึ้น
หากไม่เกิดขึ้น แสดงว่าประจุไฟเหลือน้อยมากหรือแบตเตอรี่มีข้อบกพร่อง
เมื่อเครื่องชาร์จเชื่อมต่อกับเครือข่าย ไฟแสดงสถานะการเชื่อมต่อจะสว่างขึ้น
ไดโอดอีกตัวหนึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในการบรรลุประจุสูงสุดซึ่งจะเปิดใช้งานภายใต้สภาวะที่เหมาะสม
วิธีชาร์จและบำรุงรักษาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: กฎง่ายๆ 6 ข้อ
การใช้งาน การชาร์จ ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม
หลายๆ คนในปัจจุบันใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในชีวิตประจำวัน โทรศัพท์มือถือ แท็บเล็ต แล็ปท็อป... ทุกคนรู้ว่ามันคืออะไร แต่มีน้อยคนที่รู้ว่าองค์ประกอบสำคัญของอุปกรณ์เหล่านี้คือแบตเตอรี่ลิเธียม อุปกรณ์เคลื่อนที่เกือบทุกเครื่องมีแบตเตอรี่ประเภทนี้ วันนี้เราจะมาพูดถึงแบตเตอรี่ลิเธียม แบตเตอรี่และเทคโนโลยีการผลิตเหล่านี้มีการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง การอัพเดตเทคโนโลยีที่สำคัญเกิดขึ้นทุกๆ 1-2 ปี เราจะดูหลักการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมโดยทั่วไปและจะเลือกใช้วัสดุที่แยกจากกันสำหรับพันธุ์ต่างๆ ด้านล่างนี้เราจะกล่าวถึงประวัติ การทำงาน การจัดเก็บ ข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ลิเธียม
การวิจัยในทิศทางนี้ดำเนินการเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 “นกนางแอ่นตัวแรก” ในตระกูลแบตเตอรี่ลิเธียมปรากฏขึ้นเมื่อต้นอายุเจ็ดสิบต้นของศตวรรษที่ผ่านมา ขั้วบวกของแบตเตอรี่เหล่านี้ทำจากลิเธียม พวกมันกลายเป็นที่ต้องการอย่างรวดเร็วเนื่องจากมีพลังงานจำเพาะสูง ด้วยการมีลิเธียมซึ่งเป็นสารรีดิวซ์ที่แอคทีฟมาก นักพัฒนาจึงสามารถเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเล็กน้อยและพลังงานจำเพาะขององค์ประกอบได้อย่างมาก การพัฒนา การทดสอบในภายหลัง และการปรับแต่งเทคโนโลยีใช้เวลาประมาณสองทศวรรษ
ในช่วงเวลานี้ ปัญหาส่วนใหญ่ได้รับการแก้ไขด้วยความปลอดภัยในการใช้แบตเตอรี่ลิเธียม การเลือกใช้วัสดุ ฯลฯ เซลล์ลิเธียมทุติยภูมิที่มีอิเล็กโทรไลต์ aprotic และเซลล์ที่มีแคโทดที่เป็นของแข็งมีความคล้ายคลึงกันในกระบวนการเคมีไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในเซลล์เหล่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการละลายขั้วบวกของลิเธียมเกิดขึ้นที่ขั้วลบ ลิเธียมถูกใส่เข้าไปในโครงตาข่ายคริสตัลของอิเล็กโทรดบวก เมื่อชาร์จเซลล์แบตเตอรี่แล้ว กระบวนการบนอิเล็กโทรดจะไปในทิศทางตรงกันข้าม
วัสดุสำหรับขั้วบวกได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ข้อกำหนดหลักสำหรับพวกเขาคือต้องผ่านกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้
เรากำลังพูดถึงการสกัดขั้วบวกและการแนะนำขั้วบวก กระบวนการเหล่านี้เรียกอีกอย่างว่า anodic deintercalation และ cathodic intercalation นักวิจัยทดสอบวัสดุหลายชนิดเป็นแคโทด
ข้อกำหนดคือไม่ควรมีการเปลี่ยนแปลงระหว่างการปั่นจักรยาน โดยเฉพาะอย่างยิ่งมีการศึกษาวัสดุต่อไปนี้:
- TiS2 (ไทเทเนียมไดซัลไฟด์);
- Nb(Se)n (ไนโอเบียม ซีลีไนด์);
- วาเนเดียมซัลไฟด์และไดเซเลไนด์;
- คอปเปอร์และเหล็กซัลไฟด์
วัสดุทั้งหมดที่ระบุไว้มีโครงสร้างเป็นชั้น การวิจัยยังดำเนินการด้วยวัสดุที่มีองค์ประกอบที่ซับซ้อนมากขึ้น เพื่อจุดประสงค์นี้ มีการใช้สารเติมแต่งของโลหะบางชนิดในปริมาณเล็กน้อย เหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่มีแคตไอออนซึ่งมีรัศมีมากกว่า Li
ได้คุณลักษณะแคโทดจำเพาะสูงโดยใช้โลหะออกไซด์ ออกไซด์ต่างๆ ได้รับการทดสอบเพื่อประสิทธิภาพที่ผันกลับได้ ซึ่งขึ้นอยู่กับระดับความบิดเบี้ยวของโครงผลึกของวัสดุออกไซด์เมื่อมีการใส่ลิเธียมไอออนบวกเข้าไปที่นั่น นอกจากนี้ยังคำนึงถึงการนำไฟฟ้าของแคโทดด้วย เป้าหมายคือเพื่อให้แน่ใจว่าปริมาตรแคโทดเปลี่ยนแปลงไม่เกิน 20 เปอร์เซ็นต์จากการวิจัยพบว่าวานาเดียมและโมลิบดีนัมออกไซด์แสดงผลลัพธ์ที่ดีที่สุด
ขั้วบวกเป็นปัญหาหลักในการสร้างแบตเตอรี่ลิเธียม แม่นยำยิ่งขึ้นในระหว่างกระบวนการชาร์จเมื่อเกิดการสะสมของแคโทดของ Li สิ่งนี้จะสร้างพื้นผิวที่มีกิจกรรมที่สูงมาก ลิเธียมสะสมอยู่บนพื้นผิวของแคโทดในรูปของเดนไดรต์ และเป็นผลให้เกิดฟิล์มเฉื่อยขึ้น
ปรากฎว่าฟิล์มนี้ห่อหุ้มอนุภาคลิเธียมและป้องกันการสัมผัสกับฐาน กระบวนการนี้เรียกว่าการห่อหุ้ม (encapsulation) และส่งผลให้หลังจากชาร์จแบตเตอรี่แล้ว ลิเธียมบางส่วนจะถูกแยกออกจากกระบวนการเคมีไฟฟ้า
เป็นผลให้หลังจากผ่านไปหลายรอบ อิเล็กโทรดก็เสื่อมสภาพ และความเสถียรของอุณหภูมิของกระบวนการภายในแบตเตอรี่ลิเธียมก็หยุดชะงัก
เมื่อถึงจุดหนึ่ง ธาตุนั้นถูกให้ความร้อนจนถึงจุดหลอมเหลวของ Li และปฏิกิริยาเข้าสู่ระยะที่ไม่สามารถควบคุมได้ ดังนั้นในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 แบตเตอรี่ลิเธียมจำนวนมากจึงถูกส่งกลับไปยังองค์กรของ บริษัท ที่เกี่ยวข้องในการผลิต นี่เป็นแบตเตอรี่ชนิดแรกๆ ที่ใช้ในโทรศัพท์มือถือ ในขณะที่พูดคุย (กระแสถึงค่าสูงสุด) บนโทรศัพท์ เปลวไฟก็ปะทุขึ้นจากแบตเตอรี่เหล่านี้ มีหลายกรณีที่ใบหน้าของผู้ใช้ถูกไฟไหม้ การก่อตัวของเดนไดรต์ระหว่างการสะสมของลิเธียม นอกจากความเสี่ยงต่อการเกิดเพลิงไหม้และการระเบิดแล้ว ยังอาจทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรได้
ดังนั้น นักวิจัยจึงใช้เวลาและความพยายามอย่างมากในการพัฒนาวิธีการรักษาพื้นผิวแคโทด วิธีการได้รับการพัฒนาเพื่อใส่สารเติมแต่งลงในอิเล็กโทรไลต์ที่ป้องกันการก่อตัวของเดนไดรต์ นักวิทยาศาสตร์มีความก้าวหน้าไปในทิศทางนี้ แต่ปัญหายังไม่ได้รับการแก้ไขอย่างสมบูรณ์ พวกเขาพยายามแก้ไขปัญหาเหล่านี้โดยใช้โลหะลิเธียมโดยใช้วิธีอื่น
ดังนั้นอิเล็กโทรดลบจึงเริ่มทำจากโลหะผสมลิเธียม ไม่ใช่จาก Li บริสุทธิ์ ที่ประสบความสำเร็จมากที่สุดคือโลหะผสมของลิเธียมและอลูมิเนียม เมื่อกระบวนการคายประจุเกิดขึ้น โลหะผสมดังกล่าวจะถูกแกะสลักลิเธียมออกจากอิเล็กโทรด และในทางกลับกันในระหว่างการชาร์จ นั่นคือในระหว่างรอบการคายประจุ ความเข้มข้นของ Li ในโลหะผสมจะเปลี่ยนไป แน่นอนว่ามีการสูญเสียกิจกรรมลิเธียมในโลหะผสมเมื่อเทียบกับโลหะ Li
ศักยภาพของอิเล็กโทรดอัลลอยด์ลดลงประมาณ 0.2─0.4 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมลดลงและในขณะเดียวกันปฏิสัมพันธ์ระหว่างอิเล็กโทรไลต์กับโลหะผสมก็ลดลง สิ่งนี้กลายเป็นปัจจัยบวก เนื่องจากการปลดปล่อยตัวเองลดลง แต่โลหะผสมของลิเธียมและอลูมิเนียมไม่ได้ใช้กันอย่างแพร่หลาย ปัญหาคือปริมาตรจำเพาะของโลหะผสมนี้เปลี่ยนแปลงไปอย่างมากในระหว่างการปั่นจักรยาน เมื่อมีการคายประจุลึก อิเล็กโทรดจะเปราะและแตกหัก เนื่องจากคุณสมบัติเฉพาะของโลหะผสมลดลง การวิจัยในทิศทางนี้จึงหยุดลง ยังได้ศึกษาโลหะผสมอื่นๆ ด้วย
การวิจัยพบว่าโลหะผสม Li กับโลหะหนักเป็นตัวเลือกที่ดีที่สุด ตัวอย่างคือโลหะผสมของไม้ ทำงานได้ดีในแง่ของการรักษาปริมาตรเฉพาะ แต่คุณลักษณะเฉพาะไม่เพียงพอที่จะใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียม
ด้วยเหตุนี้ เนื่องจากโลหะลิเธียมไม่เสถียร การวิจัยจึงเริ่มมีทิศทางที่แตกต่างออกไป มีการตัดสินใจที่จะแยกลิเธียมบริสุทธิ์ออกจากส่วนประกอบของแบตเตอรี่และใช้ไอออนของแบตเตอรี่ นี่คือลักษณะของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-Ion)
ความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนน้อยกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม แต่ความปลอดภัยและความสะดวกในการใช้งานนั้นสูงกว่ามาก คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับเรื่องนี้ได้ที่ลิงค์ที่ให้ไว้
การดำเนินงานและอายุการใช้งาน
การแสวงหาผลประโยชน์
กฎการปฏิบัติงานจะกล่าวถึงโดยใช้ตัวอย่างของแบตเตอรี่ลิเธียมทั่วไปที่ใช้ในอุปกรณ์เคลื่อนที่ (โทรศัพท์ แท็บเล็ต แล็ปท็อป) ในกรณีส่วนใหญ่แบตเตอรี่ดังกล่าวจะได้รับการปกป้องจาก "คนโง่" โดยตัวควบคุมในตัว แต่จะเป็นประโยชน์สำหรับผู้ใช้ที่จะทราบสิ่งพื้นฐานเกี่ยวกับการออกแบบ พารามิเตอร์ และการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียม
ขั้นแรก โปรดจำไว้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมต้องมีแรงดันไฟฟ้า 2.7 ถึง 4.2 โวลต์ ค่าด้านล่างแสดงถึงระดับการชาร์จขั้นต่ำ ส่วนค่าด้านบนแสดงถึงระดับสูงสุด ในแบตเตอรี่ Li สมัยใหม่ อิเล็กโทรดทำจากกราไฟต์ และในกรณีนี้ ขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าคือ 3 โวลต์ (2.7 คือค่าของอิเล็กโทรดโค้ก) พลังงานไฟฟ้าที่แบตเตอรี่ปล่อยออกมาเมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงจากขีดจำกัดบนถึงขีดจำกัดล่างเรียกว่าความจุ
เพื่อยืดอายุแบตเตอรี่ลิเธียม ผู้ผลิตจึงจำกัดช่วงแรงดันไฟฟ้าให้แคบลงเล็กน้อย บ่อยครั้งนี่คือ 3.3─4.1 โวลต์ ตามที่แสดงในทางปฏิบัติ แบตเตอรี่ลิเธียมมีอายุการใช้งานสูงสุดที่ระดับการชาร์จ 45 เปอร์เซ็นต์ หากแบตเตอรี่ชาร์จเกินหรือคายประจุมากเกินไป อายุการใช้งานจะสั้นลง โดยปกติจะแนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมที่ระดับ 15-20% และคุณต้องหยุดชาร์จทันทีเมื่อถึงความจุ 100%
แต่ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว คอนโทรลเลอร์จะช่วยประหยัดแบตเตอรี่จากการชาร์จไฟเกินและการคายประจุที่ลึก บอร์ดควบคุมที่มีไมโครวงจรนี้พบได้ในแบตเตอรี่ลิเธียมเกือบทั้งหมด ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคต่างๆ (แท็บเล็ต สมาร์ทโฟน แล็ปท็อป) การทำงานของคอนโทรลเลอร์ที่รวมอยู่ในแบตเตอรี่ยังเสริมด้วยไมโครวงจรที่บัดกรีบนบอร์ดของอุปกรณ์ด้วย
โดยทั่วไปแล้ว การทำงานที่ถูกต้องของแบตเตอรี่ลิเธียมนั้นจะได้รับการควบคุมโดยตัวควบคุม โดยพื้นฐานแล้วผู้ใช้ไม่จำเป็นต้องมีส่วนร่วมในกระบวนการนี้และไม่ต้องมีส่วนร่วมในกิจกรรมสมัครเล่น
เวลาชีวิต
อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมคือประมาณ 500 รอบการชาร์จ-คายประจุ ค่านี้เป็นจริงสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลีเมอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ อายุการใช้งานอาจแตกต่างกันไปตามเวลา ขึ้นอยู่กับความแรงในการใช้งานของอุปกรณ์มือถือนั้นๆ ด้วยการใช้งานอย่างต่อเนื่องและการโหลดแอปพลิเคชันที่ใช้ทรัพยากรจำนวนมาก (วิดีโอ เกม) แบตเตอรี่อาจหมดขีดจำกัดภายในหนึ่งปี แต่อายุการใช้งานโดยเฉลี่ยของแบตเตอรี่ลิเธียมอยู่ที่ 3-4 ปี
กระบวนการชาร์จ
เป็นที่น่าสังเกตทันทีว่าสำหรับการใช้งานแบตเตอรี่ตามปกติคุณต้องใช้เครื่องชาร์จมาตรฐานที่มาพร้อมกับอุปกรณ์ ในกรณีส่วนใหญ่ นี่คือแหล่งจ่ายกระแสตรง 5 โวลต์ ที่ชาร์จมาตรฐานสำหรับโทรศัพท์หรือแท็บเล็ตมักจะจ่ายกระแสไฟประมาณ 0.5─1 * C (C คือความจุแบตเตอรี่ที่ระบุ)
โหมดการชาร์จมาตรฐานสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมมีดังต่อไปนี้ โหมดนี้ใช้ในคอนโทรลเลอร์ของ Sony และรับประกันการชาร์จสูงสุด รูปด้านล่างแสดงกระบวนการนี้เป็นภาพกราฟิก
กระบวนการประกอบด้วยสามขั้นตอน:
- ระยะเวลาของขั้นแรกคือประมาณหนึ่งชั่วโมง ในกรณีนี้กระแสไฟชาร์จจะคงที่จนกว่าแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จะถึง 4.2 โวลต์ ในตอนท้ายระดับการชาร์จคือ 70%;
- ขั้นตอนที่สองจะใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมงเช่นกัน ในเวลานี้ตัวควบคุมจะรักษาแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ 4.2 โวลต์และกระแสการชาร์จจะลดลง เมื่อกระแสไฟลดลงเหลือประมาณ 0.2*C ขั้นตอนสุดท้ายจะเริ่มต้นขึ้น ในตอนท้ายระดับการชาร์จคือ 90%;
- ระยะที่ 3 กระแสไฟจะลดลงต่อเนื่องที่แรงดันไฟฟ้า 4.2 โวลต์ โดยหลักการแล้ว ด่านนี้จะทำซ้ำด่านที่สอง แต่มีเวลาจำกัดอยู่ที่ 1 ชั่วโมง หลังจากนั้น คอนโทรลเลอร์จะถอดแบตเตอรี่ออกจากเครื่องชาร์จ ในตอนท้ายระดับการชาร์จคือ 100%
คอนโทรลเลอร์ที่มีความสามารถในการจัดเตรียมการแสดงละครดังกล่าวมีราคาค่อนข้างแพง สิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในต้นทุนของแบตเตอรี่ เพื่อลดต้นทุน ผู้ผลิตหลายรายจึงติดตั้งตัวควบคุมที่มีระบบการชาร์จแบบง่ายในแบตเตอรี่ บ่อยครั้งนี่เป็นเพียงระยะแรกเท่านั้น การชาร์จจะหยุดลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าถึง 4.2 โวลต์ แต่ในกรณีนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมจะชาร์จเพียง 70% ของความจุเท่านั้น หากแบตเตอรี่ลิเธียมในอุปกรณ์ของคุณใช้เวลาชาร์จ 3 ชั่วโมงหรือน้อยกว่า แสดงว่าแบตเตอรี่นั้นมีตัวควบคุมแบบง่าย
มีประเด็นอื่นๆ อีกจำนวนหนึ่งที่น่าสังเกต คายประจุแบตเตอรี่จนหมดเป็นระยะ (ทุก 2-3 เดือน) (เพื่อให้โทรศัพท์ปิด) จากนั้นชาร์จเต็ม 100% หลังจากนั้นให้ถอดแบตเตอรี่ออกประมาณ 1-2 นาที ใส่แล้วเปิดโทรศัพท์ ระดับการชาร์จจะน้อยกว่า 100% ชาร์จให้เต็มและทำเช่นนี้หลายๆ ครั้งจนกระทั่งแสดงการชาร์จเต็มเมื่อคุณใส่แบตเตอรี่
โปรดจำไว้ว่าการชาร์จผ่านขั้วต่อ USB ของแล็ปท็อป เดสก์ท็อป หรืออะแดปเตอร์ที่จุดบุหรี่ในรถยนต์จะช้ากว่าการชาร์จแบบมาตรฐานมาก นี่เป็นเพราะข้อจำกัดปัจจุบันของอินเทอร์เฟซ USB ที่ 500 mA
โปรดจำไว้ว่าในความเย็นและความดันบรรยากาศต่ำ แบตเตอรี่ลิเธียมจะสูญเสียความจุบางส่วน ที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ แบตเตอรี่ประเภทนี้จะไม่สามารถใช้งานได้
โทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป และแท็บเล็ตสมัยใหม่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน พวกเขาค่อยๆ เปลี่ยนแบตเตอรี่อัลคาไลน์จากตลาดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์แบบพกพา ก่อนหน้านี้ อุปกรณ์เหล่านี้ทั้งหมดใช้แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมและนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ แต่วันเวลาเหล่านั้นก็หมดลงแล้ว เนื่องจากแบตเตอรี่ Li─Ion มีคุณสมบัติที่ดีกว่า จริงอยู่พวกเขาไม่สามารถแทนที่อัลคาไลน์ได้ทุกประการ ตัวอย่างเช่น กระแสไฟฟ้าที่แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมสามารถผลิตได้นั้นไม่สามารถบรรลุได้ สิ่งนี้ไม่สำคัญสำหรับการจ่ายไฟให้กับสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต อย่างไรก็ตาม ในด้านเครื่องมือไฟฟ้าแบบพกพาที่ดึงกระแสไฟจำนวนมาก แบตเตอรี่อัลคาไลน์ยังคงเป็นตัวเลือกที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม การพัฒนาแบตเตอรี่ที่มีกระแสคายประจุสูงโดยไม่มีแคดเมียมยังคงดำเนินต่อไป วันนี้เราจะมาพูดถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แนวโน้มการออกแบบ การใช้งาน และการพัฒนา
เซลล์แบตเตอรี่ชุดแรกที่มีลิเธียมแอโนดถูกปล่อยออกมาในช่วงอายุเจ็ดสิบของศตวรรษที่ผ่านมา พวกเขามีความเข้มข้นของพลังงานจำเพาะสูง ซึ่งทำให้พวกเขาต้องการทันที ผู้เชี่ยวชาญได้พยายามพัฒนาแหล่งกำเนิดโดยใช้โลหะอัลคาไลซึ่งมีฤทธิ์สูงมานานแล้ว ด้วยเหตุนี้แบตเตอรี่ประเภทนี้จึงได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงและความหนาแน่นของพลังงาน ในเวลาเดียวกันการพัฒนาการออกแบบองค์ประกอบดังกล่าวเสร็จสิ้นอย่างรวดเร็ว แต่การใช้งานจริงทำให้เกิดปัญหา พวกเขาได้รับการจัดการเฉพาะในทศวรรษที่ 90 ของศตวรรษที่ผ่านมา
ตลอด 20 ปีที่ผ่านมา นักวิจัยได้สรุปว่าปัญหาหลักคืออิเล็กโทรดลิเธียม โลหะนี้มีความว่องไวมากและในระหว่างการใช้งานมีกระบวนการหลายอย่างเกิดขึ้นซึ่งท้ายที่สุดก็นำไปสู่การจุดระเบิด สิ่งนี้เรียกว่าการระบายอากาศที่ก่อให้เกิดเปลวไฟ ด้วยเหตุนี้ในช่วงต้นทศวรรษที่ 90 ผู้ผลิตจึงถูกบังคับให้เรียกคืนแบตเตอรี่ที่ผลิตสำหรับโทรศัพท์มือถือ
เรื่องนี้เกิดขึ้นหลังจากเกิดอุบัติเหตุหลายครั้ง ในช่วงเวลาของการสนทนา กระแสไฟฟ้าที่ใช้จากแบตเตอรี่ถึงระดับสูงสุดและการระบายอากาศเริ่มต้นด้วยการปล่อยเปลวไฟ ส่งผลให้มีผู้ใช้หลายรายที่ประสบปัญหาผิวไหม้ที่ใบหน้า ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์จึงต้องปรับปรุงการออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
โลหะลิเธียมไม่เสถียรอย่างยิ่ง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อทำการชาร์จและการคายประจุ ดังนั้นนักวิจัยจึงเริ่มสร้างแบตเตอรี่ชนิดลิเธียมโดยไม่ใช้ลิเธียม เริ่มมีการใช้ไอออนของโลหะอัลคาไลนี้ นี่คือที่มาของชื่อของพวกเขา
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความหนาแน่นของพลังงานต่ำกว่า แต่จะปลอดภัยหากปฏิบัติตามมาตรฐานการชาร์จและการคายประจุ
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่ Li─Ion
ความก้าวหน้าในทิศทางของการแนะนำแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคคือการพัฒนาแบตเตอรี่ที่ขั้วลบทำจากวัสดุคาร์บอน ตาข่ายคริสตัลคาร์บอนมีความเหมาะสมมากในฐานะเมทริกซ์สำหรับการอินเทอร์คาเลชันของลิเธียมไอออน เพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ อิเล็กโทรดบวกจึงทำจากโคบอลต์ออกไซด์ ศักยภาพของไลต์โคบอลต์ออกไซด์คือประมาณ 4 โวลต์
แรงดันไฟฟ้าในการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่คือ 3 โวลต์ขึ้นไป ในระหว่างกระบวนการคายประจุที่ขั้วลบ ลิเธียมจะถูกแยกออกจากคาร์บอนและแทรกเข้าไปในโคบอลต์ออกไซด์ของขั้วบวก ในระหว่างกระบวนการชาร์จ กระบวนการจะเกิดขึ้นในทางกลับกัน ปรากฎว่าไม่มีลิเธียมโลหะอยู่ในระบบ แต่ไอออนของมันทำงาน โดยเคลื่อนที่จากอิเล็กโทรดหนึ่งไปยังอีกอิเล็กโทรด ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้า
ปฏิกิริยาต่อขั้วลบ
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์สมัยใหม่ทุกรุ่นมีขั้วลบที่ทำจากวัสดุที่มีคาร์บอน กระบวนการที่ซับซ้อนของการแทรกลิเธียมลงในคาร์บอนส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับลักษณะของวัสดุนี้ เช่นเดียวกับสารของอิเล็กโทรไลต์ เมทริกซ์คาร์บอนที่ขั้วบวกมีโครงสร้างเป็นชั้น สามารถสั่งซื้อโครงสร้างได้ (กราไฟท์ธรรมชาติหรือกราไฟท์สังเคราะห์) หรือสั่งซื้อบางส่วน (โค้ก เขม่า ฯลฯ)
ในระหว่างการอินเทอร์คาเลชัน ลิเธียมไอออนจะดันชั้นคาร์บอนออกจากกัน และแทรกตัวเข้าไประหว่างชั้นเหล่านั้น ได้รับอินเทอร์คาเลตต่างๆ ระหว่างการอินเทอร์คาเลชันและดีอินเทอร์คาเลชัน ปริมาตรจำเพาะของเมทริกซ์คาร์บอนจะเปลี่ยนไปไม่มีนัยสำคัญ นอกจากวัสดุคาร์บอนแล้ว เงิน ดีบุก และโลหะผสมยังสามารถใช้ในอิเล็กโทรดลบได้ พวกเขายังพยายามใช้วัสดุคอมโพสิตที่มีซิลิคอน ดีบุกซัลไฟด์ สารประกอบโคบอลต์ ฯลฯ
ปฏิกิริยาบนขั้วไฟฟ้าบวก
เซลล์ลิเธียมปฐมภูมิ (แบตเตอรี่) มักใช้วัสดุหลากหลายชนิดเพื่อสร้างขั้วไฟฟ้าบวก สิ่งนี้ไม่สามารถทำได้โดยใช้แบตเตอรี่และการเลือกใช้วัสดุมีจำกัด ดังนั้น อิเล็กโทรดขั้วบวกของแบตเตอรี่ Li─Ion จึงทำจากนิเกิลลิเธียมหรือโคบอลต์ออกไซด์ สามารถใช้ลิเธียมแมงกานีสสปิเนลได้เช่นกัน
ขณะนี้อยู่ระหว่างการวิจัยเกี่ยวกับวัสดุฟอสเฟตผสมหรือออกไซด์ผสมสำหรับแคโทดตามที่ผู้เชี่ยวชาญได้พิสูจน์แล้ว วัสดุดังกล่าวช่วยปรับปรุงคุณสมบัติทางไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วิธีการใช้ออกไซด์กับพื้นผิวแคโทดก็กำลังได้รับการพัฒนาเช่นกัน
ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระหว่างการชาร์จสามารถอธิบายได้ด้วยสมการต่อไปนี้:
อิเล็กโทรดบวก
LiCoO 2 → Li 1-x CoO 2 + xLi + + xe -
อิเล็กโทรดเชิงลบ
С + xLi + + xe — → CLi x
ในระหว่างกระบวนการคายประจุ ปฏิกิริยาจะไปในทิศทางตรงกันข้าม
รูปภาพด้านล่างแสดงกระบวนการที่เกิดขึ้นในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระหว่างการชาร์จและการคายประจุตามแผนผัง
การออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
ตามการออกแบบ แบตเตอรี่ Li─Ion ผลิตขึ้นในรูปแบบทรงกระบอกและเป็นแท่งปริซึมการออกแบบทรงกระบอกหมายถึงม้วนอิเล็กโทรดที่มีวัสดุแยกเพื่อแยกอิเล็กโทรด ม้วนนี้วางอยู่ในตัวเครื่องที่ทำจากอลูมิเนียมหรือเหล็ก ขั้วลบเชื่อมต่ออยู่
หน้าสัมผัสที่เป็นบวกจะถูกส่งออกในรูปแบบของแผ่นสัมผัสที่ส่วนท้ายของแบตเตอรี่
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีการออกแบบเป็นแท่งปริซึมสร้างขึ้นโดยการวางแผ่นสี่เหลี่ยมซ้อนกันไว้ด้านบน แบตเตอรี่ดังกล่าวช่วยให้บรรจุภัณฑ์มีความหนาแน่นมากขึ้น ความยากอยู่ที่การรักษาแรงอัดบนอิเล็กโทรด มีแบตเตอรี่แบบแท่งปริซึมที่มีชุดอิเล็กโทรดแบบม้วนบิดเป็นเกลียว
การออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีมาตรการเพื่อให้มั่นใจในการทำงานอย่างปลอดภัย เรื่องนี้เกี่ยวข้องกับการป้องกันการทำความร้อนและการจุดระเบิดเป็นหลัก มีการติดตั้งกลไกไว้ใต้ฝาครอบแบตเตอรี่ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานของแบตเตอรี่เมื่อค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเพิ่มขึ้น เมื่อความดันภายในแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเกินขีดจำกัดที่อนุญาต กลไกจะหักขั้วบวกและแคโทด
นอกจากนี้ เพื่อเพิ่มความปลอดภัยในการทำงาน แบตเตอรี่ Li-Ion ต้องใช้แผงวงจรอิเล็กทรอนิกส์ มีวัตถุประสงค์เพื่อควบคุมกระบวนการชาร์จและคายประจุ เพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปและการลัดวงจร
ปัจจุบันมีการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบแท่งปริซึมจำนวนมาก พวกเขาค้นหาแอปพลิเคชันในสมาร์ทโฟนและแท็บเล็ต การออกแบบแบตเตอรี่แบบแท่งปริซึมมักจะแตกต่างกันระหว่างผู้ผลิตแต่ละราย เนื่องจากไม่มีการรวมกันเพียงครั้งเดียว อิเล็กโทรดที่มีขั้วตรงข้ามจะถูกคั่นด้วยตัวคั่น สำหรับการผลิตจะใช้โพลีโพรพีลีนที่มีรูพรุน
การออกแบบแบตเตอรี่ Li-Ion และแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทอื่นๆ จะถูกปิดผนึกไว้เสมอ นี่เป็นข้อกำหนดบังคับ เนื่องจากไม่อนุญาตให้มีการรั่วไหลของอิเล็กโทรไลต์ หากรั่วอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จะเสียหาย นอกจากนี้การออกแบบที่ปิดสนิทยังช่วยป้องกันไม่ให้น้ำและออกซิเจนเข้าไปในแบตเตอรี่ หากเข้าไปข้างใน แบตเตอรี่จะทำลายแบตเตอรี่อันเป็นผลมาจากปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์และอิเล็กโทรด การผลิตส่วนประกอบสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมและการประกอบเกิดขึ้นในกล่องแห้งพิเศษในบรรยากาศอาร์กอน ในกรณีนี้จะใช้เทคนิคการเชื่อม การปิดผนึก ฯลฯ ที่ซับซ้อน
สำหรับปริมาณมวลที่ใช้งานของแบตเตอรี่ Li-Ion ผู้ผลิตมักจะมองหาการประนีประนอมอยู่เสมอ พวกเขาจำเป็นต้องมีกำลังการผลิตสูงสุดและรับประกันการทำงานที่ปลอดภัย ความสัมพันธ์ต่อไปนี้ถือเป็นพื้นฐาน:
A o / A p = 1.1 โดยที่
A o – มวลแอคทีฟของอิเล็กโทรดลบ;
และ n คือมวลแอคทีฟของอิเล็กโทรดบวก
ความสมดุลนี้จะป้องกันการก่อตัวของลิเธียม (โลหะบริสุทธิ์) และป้องกันการเกิดเพลิงไหม้
พารามิเตอร์ของแบตเตอรี่ Li-Ion
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ผลิตในปัจจุบันมีความจุพลังงานจำเพาะและแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูง อย่างหลังส่วนใหญ่จะอยู่ระหว่าง 3.5 ถึง 3.7 โวลต์ ความเข้มข้นของพลังงานอยู่ระหว่าง 100 ถึง 180 วัตต์-ชั่วโมงต่อกิโลกรัม หรือ 250 ถึง 400 ต่อลิตร เมื่อไม่นานมานี้ ผู้ผลิตไม่สามารถผลิตแบตเตอรี่ที่มีความจุสูงกว่าหลายแอมแปร์-ชั่วโมงได้ ขณะนี้ปัญหาที่เป็นอุปสรรคต่อการพัฒนาในทิศทางนี้ได้ถูกขจัดออกไปแล้ว ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีความจุหลายร้อยแอมแปร์ชั่วโมงจึงเริ่มวางจำหน่าย
กระแสไฟคายประจุของแบตเตอรี่ Li─Ion สมัยใหม่มีช่วงตั้งแต่ 2C ถึง 20C ทำงานในช่วงอุณหภูมิแวดล้อมตั้งแต่ -20 ถึง +60 องศาเซลเซียส มีรุ่นที่ใช้งานได้ที่อุณหภูมิ -40 องศาเซลเซียส แต่ก็ควรบอกทันทีว่าชุดแบตเตอรี่พิเศษทำงานที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปสำหรับโทรศัพท์มือถือจะไม่สามารถใช้งานได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์
แบตเตอรี่ประเภทนี้จะคายประจุเองได้ 4-6 เปอร์เซ็นต์ในช่วงเดือนแรก จากนั้นจะลดลงและเป็นเปอร์เซ็นต์ต่อปี ซึ่งน้อยกว่าแบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมและนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์อย่างมาก อายุการใช้งานประมาณ 400-500 รอบการคายประจุ
ตอนนี้เรามาพูดถึงคุณสมบัติการทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนกันดีกว่า
การทำงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
การชาร์จแบตเตอรี่ Li─Ion
โดยปกติแล้วการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะรวมกัน ขั้นแรกให้ชาร์จที่กระแสคงที่ 0.2-1C จนกระทั่งถึงแรงดันไฟฟ้า 4.1-4.2 โวลต์ จากนั้นทำการชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ ด่านแรกใช้เวลาประมาณหนึ่งชั่วโมง และด่านที่สองใช้เวลาประมาณสองชั่วโมง หากต้องการชาร์จแบตเตอรี่ให้เร็วขึ้น จะใช้โหมดพัลส์ เริ่มแรก มีการผลิตแบตเตอรี่ Li─Ion ที่มีกราไฟต์ และตั้งขีดจำกัดแรงดันไฟฟ้าไว้ที่ 4.1 โวลต์ต่อเซลล์ ความจริงก็คือที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้นในองค์ประกอบปฏิกิริยาข้างเคียงเริ่มขึ้นทำให้อายุการใช้งานของแบตเตอรี่เหล่านี้สั้นลง
ข้อเสียเหล่านี้ค่อยๆ ถูกกำจัดโดยการเติมกราไฟท์ด้วยสารเติมแต่งต่างๆ เซลล์ลิเธียมไอออนสมัยใหม่ชาร์จได้สูงถึง 4.2 โวลต์โดยไม่มีปัญหาข้อผิดพลาดคือ 0.05 โวลต์ต่อองค์ประกอบ มีแบตเตอรี่ Li─Ion หลายประเภทสำหรับภาคการทหารและอุตสาหกรรม ซึ่งต้องการความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้นและอายุการใช้งานที่ยาวนาน สำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว แรงดันไฟฟ้าสูงสุดต่อเซลล์คือ 3.90 โวลต์ มีความหนาแน่นของพลังงานลดลงเล็กน้อย แต่มีอายุการใช้งานเพิ่มขึ้น
หากคุณชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนด้วยกระแส 1C เวลาในการเพิ่มความจุจนเต็มคือ 2-3 ชั่วโมง แบตเตอรี่จะถือว่าชาร์จเต็มแล้วเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นถึงสูงสุด และกระแสไฟลดลงเหลือ 3 เปอร์เซ็นต์ของค่าเมื่อเริ่มต้นกระบวนการชาร์จ สามารถดูได้ในกราฟด้านล่าง
กราฟด้านล่างแสดงขั้นตอนการชาร์จแบตเตอรี่ Li─Ion
กระบวนการชาร์จประกอบด้วยขั้นตอนต่อไปนี้:
- ขั้นที่ 1 ในขั้นตอนนี้ กระแสไฟชาร์จสูงสุดจะไหลผ่านแบตเตอรี่ มันจะดำเนินต่อไปจนกว่าจะถึงแรงดันไฟฟ้าที่เกณฑ์
- ขั้นตอนที่ 2 ที่แรงดันไฟฟ้าคงที่ของแบตเตอรี่ กระแสการชาร์จจะค่อยๆ ลดลง ขั้นตอนนี้จะหยุดลงเมื่อกระแสลดลงเหลือ 3 เปอร์เซ็นต์ของค่าเริ่มต้น
- ขั้นตอนที่ 3 หากเก็บแบตเตอรี่ไว้ ในขั้นตอนนี้จะมีการชาร์จไฟเป็นระยะเพื่อชดเชยการคายประจุด้วยตนเอง โดยจะดำเนินการทุกๆ 500 ชั่วโมงโดยประมาณ
เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วว่าการเพิ่มกระแสไฟชาร์จไม่ได้ทำให้เวลาในการชาร์จแบตเตอรี่ลดลง เมื่อกระแสเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเร็วขึ้นจนถึงค่าเกณฑ์ แต่ขั้นตอนการชาร์จครั้งที่สองจะใช้เวลานานกว่า เครื่องชาร์จ (เครื่องชาร์จ) บางรุ่นสามารถชาร์จแบตเตอรี่ Li─Ion ได้ภายในหนึ่งชั่วโมง ในเครื่องชาร์จดังกล่าวไม่มีขั้นตอนที่สอง แต่ในความเป็นจริงแบตเตอรี่ ณ จุดนี้จะถูกชาร์จประมาณ 70 เปอร์เซ็นต์
สำหรับการชาร์จแบบเจ็ตนั้น ไม่สามารถใช้ได้กับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าแบตเตอรี่ประเภทนี้ไม่สามารถดูดซับพลังงานส่วนเกินได้เมื่อชาร์จใหม่ การชาร์จแบบเจ็ตสามารถนำไปสู่การเปลี่ยนลิเธียมไอออนบางส่วนไปเป็นสถานะโลหะ (วาเลนซ์ 0)
การชาร์จระยะสั้นจะช่วยชดเชยการคายประจุเองและการสูญเสียพลังงานไฟฟ้า การชาร์จในระยะที่ 3 สามารถทำได้ทุกๆ 500 ชั่วโมง ตามกฎแล้วจะดำเนินการเมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลดลงเหลือ 4.05 โวลต์ในองค์ประกอบเดียว การชาร์จจะดำเนินการจนกระทั่งแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเป็น 4.2 โวลต์
เป็นที่น่าสังเกตว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความต้านทานต่ำต่อการชาร์จไฟมากเกินไป จากการจ่ายประจุส่วนเกินให้กับเมทริกซ์คาร์บอน (อิเล็กโทรดลบ) การสะสมของลิเธียมโลหะอาจเริ่มต้นขึ้น มีฤทธิ์ทางเคมีสูงมากและมีปฏิกิริยากับอิเล็กโทรไลต์ เป็นผลให้การปล่อยออกซิเจนเริ่มต้นที่แคโทดซึ่งคุกคามแรงกดดันที่เพิ่มขึ้นในตัวเรือนและความกดดัน ดังนั้น หากคุณชาร์จองค์ประกอบ Li─Ion โดยเลี่ยงผ่านตัวควบคุม อย่าปล่อยให้แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จสูงเกินกว่าที่ผู้ผลิตแบตเตอรี่แนะนำ หากคุณชาร์จแบตเตอรี่อย่างต่อเนื่อง อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะสั้นลง
ผู้ผลิตให้ความสำคัญกับความปลอดภัยของแบตเตอรี่ Li-Ion อย่างจริงจัง การชาร์จจะหยุดลงเมื่อแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเกินระดับที่อนุญาต มีการติดตั้งกลไกเพื่อปิดการชาร์จเมื่ออุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงกว่า 90 องศาเซลเซียส แบตเตอรี่สมัยใหม่บางรุ่นมีสวิตช์เชิงกลในการออกแบบ มันจะทำงานเมื่อแรงดันเพิ่มขึ้นภายในกล่องแบตเตอรี่ กลไกการควบคุมแรงดันไฟฟ้าของบอร์ดอิเล็กทรอนิกส์จะตัดการเชื่อมต่อกระป๋องจากโลกภายนอกตามแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดและสูงสุด
มีแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ไม่มีการป้องกัน เหล่านี้เป็นแบบจำลองที่มีแมงกานีส เมื่อชาร์จใหม่ องค์ประกอบนี้จะช่วยยับยั้งการเกิดโลหะลิเธียมและการปล่อยออกซิเจน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องมีการป้องกันอีกต่อไปในแบตเตอรี่ดังกล่าว
ลักษณะการจัดเก็บและการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่ลิเธียมถูกเก็บไว้ค่อนข้างดีและการคายประจุเองต่อปีเพียง 10-20% ขึ้นอยู่กับสภาพการเก็บรักษา แต่ในขณะเดียวกัน การเสื่อมสลายของเซลล์แบตเตอรี่ยังคงดำเนินต่อไปแม้ว่าจะไม่ได้ใช้งานก็ตาม โดยทั่วไป พารามิเตอร์ทางไฟฟ้าทั้งหมดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอาจแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี
ตัวอย่างเช่น แรงดันไฟฟ้าระหว่างการคายประจุจะเปลี่ยนแปลงขึ้นอยู่กับระดับการชาร์จ กระแสไฟ อุณหภูมิแวดล้อม ฯลฯ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่จะขึ้นอยู่กับกระแสและโหมดของวงจรการคายประจุ-ประจุและอุณหภูมิ ข้อเสียเปรียบหลักประการหนึ่งของแบตเตอรี่ Li-Ion คือความไวต่อโหมดการชาร์จและคายประจุ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้แบตเตอรี่มีการป้องกันหลายประเภท
กราฟด้านล่างแสดงลักษณะการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน พวกเขาตรวจสอบการพึ่งพาแรงดันไฟฟ้ากับกระแสคายประจุและอุณหภูมิโดยรอบ
อย่างที่คุณเห็นเมื่อกระแสคายประจุเพิ่มขึ้นความจุที่ลดลงก็ไม่มีนัยสำคัญ แต่ในขณะเดียวกันแรงดันไฟฟ้าในการทำงานก็ลดลงอย่างเห็นได้ชัด ภาพที่คล้ายกันนี้สังเกตได้ที่อุณหภูมิต่ำกว่า 10 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังเป็นที่น่าสังเกตว่าแรงดันแบตเตอรี่ลดลงครั้งแรก
ความสนใจของผู้บริโภคที่เพิ่มขึ้นในอุปกรณ์พกพาและอุปกรณ์พกพาที่มีเทคโนโลยีขั้นสูงโดยทั่วไปกำลังบังคับให้ผู้ผลิตต้องปรับปรุงผลิตภัณฑ์ของตนในหลากหลายทิศทาง ในเวลาเดียวกันมีพารามิเตอร์ทั่วไปจำนวนหนึ่งที่ทำงานไปในทิศทางเดียวกัน รวมถึงวิธีการจัดหาพลังงาน เมื่อไม่กี่ปีที่ผ่านมา ผู้เข้าร่วมตลาดที่กระตือรือร้นสามารถสังเกตกระบวนการแทนที่ด้วยองค์ประกอบขั้นสูงของแหล่งกำเนิดนิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ (NiMH) ปัจจุบันแบตเตอรี่รุ่นใหม่กำลังแข่งขันกันเอง การใช้เทคโนโลยีลิเธียมไอออนอย่างแพร่หลายในบางส่วนกำลังถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ได้สำเร็จ ความแตกต่างจากไอออนิกในหน่วยใหม่นั้นไม่ได้สังเกตเห็นได้ชัดเจนสำหรับผู้ใช้ทั่วไป แต่ในบางแง่มุมก็มีความสำคัญ ในขณะเดียวกัน ในกรณีของการแข่งขันระหว่างองค์ประกอบ NiCd และ NiMH เทคโนโลยีทดแทนนั้นยังห่างไกลจากข้อบกพร่องและด้อยกว่าอะนาล็อกในบางประเด็น
อุปกรณ์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
แบตเตอรี่ลิเธียมแบบอนุกรมรุ่นแรกเริ่มปรากฏให้เห็นในต้นปี 1990 อย่างไรก็ตาม โคบอลต์และแมงกานีสถูกใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่มีฤทธิ์ ในยุคสมัยใหม่มันไม่ได้มีความสำคัญมากนัก แต่เป็นการกำหนดค่าของตำแหน่งในบล็อก แบตเตอรี่ดังกล่าวประกอบด้วยอิเล็กโทรดที่แยกจากกันด้วยตัวคั่นที่มีรูพรุน ในทางกลับกัน มวลของตัวคั่นจะถูกชุบด้วยอิเล็กโทรไลต์ สำหรับอิเล็กโทรดนั้นจะแสดงด้วยฐานแคโทดบนอลูมิเนียมฟอยล์และขั้วบวกทองแดง ภายในบล็อกจะเชื่อมต่อถึงกันด้วยขั้วสะสมกระแสไฟ การบำรุงรักษาประจุจะดำเนินการโดยประจุบวกของลิเธียมไอออน วัสดุนี้มีข้อได้เปรียบตรงที่มีความสามารถในการเจาะทะลุโครงผลึกของสารอื่น ๆ ได้อย่างง่ายดายทำให้เกิดพันธะเคมี อย่างไรก็ตามคุณสมบัติเชิงบวกของแบตเตอรี่ดังกล่าวไม่เพียงพอสำหรับงานสมัยใหม่มากขึ้นเรื่อย ๆ ซึ่งนำไปสู่การเกิดขึ้นของเซลล์ Li-pol ซึ่งมีคุณสมบัติมากมาย โดยทั่วไปแล้ว เป็นเรื่องน่าสังเกตถึงความคล้ายคลึงกันของแหล่งจ่ายไฟลิเธียมไอออนกับแบตเตอรี่ฮีเลียมขนาดเต็มสำหรับรถยนต์ ในทั้งสองกรณี แบตเตอรี่ได้รับการออกแบบมาให้ใช้งานได้จริง ส่วนหนึ่งทิศทางของการพัฒนานี้ยังคงดำเนินต่อไปโดยองค์ประกอบของโพลีเมอร์
การออกแบบแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์
แรงผลักดันในการปรับปรุงแบตเตอรี่ลิเธียมคือความจำเป็นในการต่อสู้กับข้อบกพร่องสองประการของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอยู่ ประการแรก ไม่ปลอดภัยต่อการใช้งาน และประการที่สอง มีราคาค่อนข้างแพง นักเทคโนโลยีตัดสินใจกำจัดข้อเสียเหล่านี้ด้วยการเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์ เป็นผลให้ตัวแยกที่มีรูพรุนที่ชุบไว้ถูกแทนที่ด้วยอิเล็กโทรไลต์โพลีเมอร์ ควรสังเกตว่าก่อนหน้านี้โพลีเมอร์เคยถูกใช้สำหรับความต้องการทางไฟฟ้าเป็นฟิล์มพลาสติกที่นำกระแสไฟฟ้า ในแบตเตอรี่สมัยใหม่ ความหนาขององค์ประกอบ Li-pol ถึง 1 มม. ซึ่งยังได้ขจัดข้อจำกัดในการใช้รูปทรงและขนาดต่างๆ จากนักพัฒนาอีกด้วย แต่สิ่งสำคัญคือไม่มีอิเล็กโทรไลต์เหลวซึ่งช่วยลดความเสี่ยงจากการติดไฟ ตอนนี้ควรพิจารณาความแตกต่างจากเซลล์ลิเธียมไอออนให้ละเอียดยิ่งขึ้น
อะไรคือความแตกต่างที่สำคัญจากแบตเตอรี่ไอออน?
ความแตกต่างพื้นฐานคือการละทิ้งฮีเลียมและอิเล็กโทรไลต์เหลว เพื่อความเข้าใจที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นเกี่ยวกับความแตกต่างนี้ควรเปลี่ยนมาใช้แบตเตอรี่รถยนต์รุ่นทันสมัย ความจำเป็นในการเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์เหลวเกิดขึ้นอีกครั้ง เนื่องจากคำนึงถึงความปลอดภัย แต่หากในกรณีของความคืบหน้าของแบตเตอรี่รถยนต์หยุดลงที่อิเล็กโทรไลต์ที่มีรูพรุนและมีการชุบแล้วรุ่นลิเธียมก็จะได้รับฐานแข็งที่เต็มเปี่ยม แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์โซลิดสเตตมีข้อดีอย่างไร ความแตกต่างจากไอออนิกก็คือสารออกฤทธิ์ในรูปของแผ่นในบริเวณที่สัมผัสกับลิเธียมจะป้องกันการก่อตัวของเดนไดรต์ระหว่างการปั่นจักรยาน ปัจจัยนี้ช่วยลดโอกาสที่จะเกิดการระเบิดและไฟไหม้ของแบตเตอรี่ดังกล่าว นี่เป็นเพียงข้อดีเท่านั้น แต่แบตเตอรี่ใหม่ก็มีจุดอ่อนเช่นกัน
อายุการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์
โดยเฉลี่ยแล้วแบตเตอรี่ดังกล่าวสามารถทนต่อรอบการชาร์จได้ประมาณ 800-900 รอบ ตัวบ่งชี้นี้ค่อนข้างเจียมเนื้อเจียมตัวเมื่อเทียบกับอะนาล็อกสมัยใหม่ แต่ปัจจัยนี้ไม่สามารถพิจารณาได้ว่าเป็นการกำหนดทรัพยากรขององค์ประกอบ ความจริงก็คือแบตเตอรี่ดังกล่าวมีอายุอย่างเข้มข้นโดยไม่คำนึงถึงลักษณะการใช้งาน นั่นคือแม้ว่าจะไม่ได้ใช้งานแบตเตอรี่เลย อายุการใช้งานก็จะลดลง ไม่สำคัญว่าจะเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนหรือเซลล์ลิเธียมโพลีเมอร์ แหล่งจ่ายไฟที่ใช้ลิเธียมทั้งหมดมีลักษณะเฉพาะโดยกระบวนการนี้ การสูญเสียปริมาณอย่างมีนัยสำคัญสามารถสังเกตเห็นได้ภายในหนึ่งปีหลังจากการซื้อกิจการ หลังจากผ่านไป 2-3 ปี แบตเตอรี่บางตัวจะล้มเหลวโดยสิ้นเชิง แต่ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับผู้ผลิตเนื่องจากคุณภาพของแบตเตอรี่ก็มีความแตกต่างกันภายในกลุ่มด้วย ปัญหาที่คล้ายกันเกิดขึ้นกับเซลล์ NiMH ซึ่งอาจมีอายุมากขึ้นเนื่องจากความผันผวนของอุณหภูมิอย่างกะทันหัน
ข้อบกพร่อง
นอกจากปัญหาเรื่องการเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็วแล้ว แบตเตอรี่ดังกล่าวยังต้องมีระบบการป้องกันเพิ่มเติมอีกด้วย เนื่องจากความตึงเครียดภายในในพื้นที่ต่างๆ อาจทำให้เกิดความเหนื่อยหน่ายได้ ดังนั้นจึงใช้วงจรป้องกันภาพสั่นไหวแบบพิเศษเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปและการชาร์จไฟเกิน ระบบเดียวกันนี้ยังมีข้อเสียอื่นๆ อีกด้วย สิ่งสำคัญประการหนึ่งคือข้อจำกัดในปัจจุบัน ในทางกลับกัน วงจรป้องกันเพิ่มเติมทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ปลอดภัยยิ่งขึ้น นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างจากไอออนิกในแง่ของต้นทุน แบตเตอรี่โพลีเมอร์มีราคาถูกกว่าแต่ก็ไม่มากนัก ป้ายราคายังเพิ่มขึ้นเนื่องจากมีการนำวงจรป้องกันอิเล็กทรอนิกส์มาใช้
คุณสมบัติการดำเนินงานของการดัดแปลงแบบเจล
เพื่อเพิ่มการนำไฟฟ้า นักเทคโนโลยียังคงเติมอิเล็กโทรไลต์คล้ายเจลให้กับองค์ประกอบของโพลีเมอร์ ไม่มีการพูดถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างสมบูรณ์กับสารดังกล่าวเนื่องจากสิ่งนี้ขัดแย้งกับแนวคิดของเทคโนโลยีนี้ แต่ในเทคโนโลยีแบบพกพามักใช้แบตเตอรี่ไฮบริด ลักษณะเฉพาะของพวกเขาคือความไวต่ออุณหภูมิ ผู้ผลิตแนะนำให้ใช้แบตเตอรี่รุ่นเหล่านี้ในสภาวะตั้งแต่ 60 °C ถึง 100 °C ข้อกำหนดนี้ยังกำหนดช่องทางการใช้งานพิเศษอีกด้วย รุ่นประเภทเจลสามารถใช้ได้เฉพาะในสถานที่ที่มีสภาพอากาศร้อนเท่านั้น ไม่ต้องพูดถึงว่าจำเป็นต้องแช่ในเคสที่หุ้มฉนวนความร้อน อย่างไรก็ตามคำถามที่ว่าควรเลือกแบตเตอรี่แบบใด - Li-pol หรือ Li-ion - ไม่ได้เป็นเรื่องเร่งด่วนในองค์กร ในกรณีที่อุณหภูมิมีอิทธิพลเป็นพิเศษ มักใช้สารละลายผสม ในกรณีเช่นนี้ ธาตุโพลีเมอร์มักจะถูกใช้เป็นธาตุสำรอง
วิธีการชาร์จที่เหมาะสมที่สุด
ระยะเวลาการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมตามปกติคือโดยเฉลี่ย 3 ชั่วโมง นอกจากนี้ ในระหว่างกระบวนการชาร์จ เครื่องจะยังคงเย็นอยู่ การเติมเกิดขึ้นในสองขั้นตอน ในตอนแรก แรงดันไฟฟ้าถึงค่าสูงสุด และโหมดนี้จะคงอยู่จนกว่าจะถึง 70% ส่วนที่เหลืออีก 30% จะได้รับภายใต้สภาวะความเครียดปกติ คำถามที่น่าสนใจอีกข้อหนึ่งคือจะชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ได้อย่างไรหากคุณต้องการรักษาความจุให้เต็มอยู่เสมอ ในกรณีนี้คุณควรปฏิบัติตามตารางการชาร์จใหม่ ขอแนะนำให้ทำตามขั้นตอนนี้ประมาณทุกๆ 500 ชั่วโมงของการทำงานโดยมีการปล่อยประจุจนหมด
มาตรการป้องกัน
ระหว่างการใช้งาน คุณควรใช้เครื่องชาร์จที่ตรงตามข้อกำหนดโดยเชื่อมต่อกับเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้าคงที่เท่านั้น นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องตรวจสอบสภาพของขั้วต่อเพื่อไม่ให้แบตเตอรี่เปิดออก สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาว่า แม้จะมีความปลอดภัยในระดับสูง แต่แบตเตอรี่นี้ยังคงเป็นแบตเตอรี่ประเภทไวต่อโหลดเกิน เซลล์ลิเธียมโพลีเมอร์ไม่ทนต่อกระแสไฟฟ้าที่มากเกินไป การระบายความร้อนที่มากเกินไปของสภาพแวดล้อมภายนอก และแรงกระแทกทางกล อย่างไรก็ตาม จากตัวชี้วัดทั้งหมดเหล่านี้ บล็อคโพลีเมอร์ยังคงมีความน่าเชื่อถือมากกว่าลิเธียมไอออน อย่างไรก็ตาม ประเด็นหลักของความปลอดภัยอยู่ที่ความไม่เป็นอันตรายของแหล่งจ่ายไฟโซลิดสเตต ซึ่งแน่นอนว่าต้องปิดผนึกไว้
แบตเตอรี่ไหนดีกว่า - Li-pol หรือ Li-ion
ปัญหานี้ส่วนใหญ่ถูกกำหนดโดยสภาพการทำงานและแหล่งจ่ายพลังงานเป้าหมาย ประโยชน์หลักของอุปกรณ์โพลีเมอร์นั้นมีแนวโน้มที่จะสัมผัสได้จากผู้ผลิตเองซึ่งสามารถใช้เทคโนโลยีใหม่ได้อย่างอิสระมากขึ้น สำหรับผู้ใช้จะแทบไม่เห็นความแตกต่างเลย ตัวอย่างเช่นในคำถามเกี่ยวกับวิธีการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์เจ้าของจะต้องให้ความสำคัญกับคุณภาพของแหล่งจ่ายไฟมากขึ้น ในแง่ของเวลาในการชาร์จ สิ่งเหล่านี้เป็นองค์ประกอบที่เหมือนกัน สำหรับความทนทานสถานการณ์ในพารามิเตอร์นี้ก็คลุมเครือเช่นกัน ผลกระทบจากการเสื่อมสภาพจะมีลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบของพอลิเมอร์ในระดับที่สูงกว่า แต่การปฏิบัติจะแสดงตัวอย่างที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น มีความคิดเห็นเกี่ยวกับเซลล์ลิเธียมไอออนที่ไม่สามารถใช้งานได้หลังจากใช้งานไปเพียงหนึ่งปี และโพลีเมอร์ในอุปกรณ์บางชนิดใช้งานได้นาน 6-7 ปี
บทสรุป
ยังมีความเชื่อผิดๆ และความคิดเห็นผิดๆ มากมายเกี่ยวกับแบตเตอรี่ที่เกี่ยวข้องกับการทำงานที่แตกต่างกันเล็กน้อย ในทางตรงกันข้าม คุณลักษณะบางอย่างของแบตเตอรี่ถูกปิดโดยผู้ผลิต สำหรับตำนานนั้น หนึ่งในนั้นถูกข้องแวะโดยแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ ความแตกต่างจากอะนาล็อกแบบไอออนิกคือโมเดลโพลีเมอร์มีความเครียดภายในน้อยกว่า ด้วยเหตุนี้ การชาร์จแบตเตอรีที่ยังไม่หมดจึงไม่ส่งผลเสียต่อคุณลักษณะของอิเล็กโทรด หากเราพูดถึงข้อเท็จจริงที่ซ่อนอยู่โดยผู้ผลิตหนึ่งในนั้นก็เกี่ยวข้องกับความทนทาน ดังที่ได้กล่าวไปแล้วอายุการใช้งานแบตเตอรี่นั้นไม่เพียงมีลักษณะเฉพาะด้วยอัตรารอบการชาร์จเพียงเล็กน้อยเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการสูญเสียปริมาตรที่มีประโยชน์ของแบตเตอรี่อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้อีกด้วย
เจ้าของอุปกรณ์ต่าง ๆ บางครั้งประสบปัญหาเมื่อค้นหาข้อมูลเกี่ยวกับการใช้แบตเตอรี่อย่างเหมาะสม คำถามที่พบบ่อยสั้นๆ นี้จัดทำขึ้นเพื่อปัญหานี้โดยเฉพาะ
โทรศัพท์ สมาร์ทโฟน และ PDA สมัยใหม่ทั้งหมดติดตั้งแบตเตอรี่ลิเธียม - ลิเธียมไอออนหรือลิเธียมโพลีเมอร์ ดังนั้นในอนาคตเราจะพูดถึงแบตเตอรี่เหล่านี้ แบตเตอรี่เหล่านี้มีความจุและอายุการใช้งานที่ดีเยี่ยม แต่ต้องปฏิบัติตามกฎการปฏิบัติงานบางอย่างอย่างเข้มงวด
กฎพื้นฐานสำหรับการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ซึ่งควบคุมโดยอุปกรณ์ (ตัวควบคุม) ที่ติดตั้งอยู่ในแบตเตอรี่ และบางครั้งโดยตัวควบคุมเพิ่มเติมที่อยู่ด้านนอกแบตเตอรี่ใน PDA เอง
แบตเตอรี่จะต้องคงอยู่ในสถานะตลอดอายุการใช้งาน โดยมีแรงดันไฟฟ้าไม่เกิน 4.2 โวลต์ และไม่ต่ำกว่า 2.7 โวลต์ แรงดันไฟฟ้าเหล่านี้เป็นตัวบ่งชี้การชาร์จสูงสุด (100%) และขั้นต่ำ (0%) ตามลำดับ
ปริมาณพลังงานที่จ่ายโดยแบตเตอรี่เมื่อประจุเปลี่ยนจาก 100% เป็น 0% คือความจุของแบตเตอรี่ ผู้ผลิตบางรายจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดไว้ที่ 4.1 โวลต์ ในขณะที่แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานนานกว่า แต่ความจุจะลดลงประมาณ 10% นอกจากนี้บางครั้งเกณฑ์ขั้นต่ำอาจสูงถึง 3.0 โวลต์โดยมีผลที่ตามมาเช่นเดียวกัน
อายุการใช้งานแบตเตอรี่จะดีที่สุดเมื่อชาร์จประมาณ 45 เปอร์เซ็นต์ และเมื่อระดับการชาร์จเพิ่มขึ้นหรือลดลง อายุการใช้งานแบตเตอรี่จะลดลง หากการชาร์จอยู่ภายในขีดจำกัดที่ตัวควบคุมแบตเตอรี่กำหนดไว้ (ดูด้านบน) การเปลี่ยนแปลงด้านความทนทานไม่มีนัยสำคัญมากนัก แต่ยังคงปรากฏอยู่
หากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกินขีดจำกัดที่ระบุไว้ข้างต้น แม้จะเป็นเพียงระยะเวลาสั้นๆ ก็ตาม อายุการใช้งานจะลดลงอย่างมาก สภาวะดังกล่าวเรียกว่าการชาร์จน้อยเกินไปและการคายประจุเกิน และเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่อย่างมาก
ตัวควบคุมแบตเตอรี่ที่ออกแบบมาสำหรับอุปกรณ์ต่างๆ หากทำด้วยคุณภาพที่เหมาะสม จะไม่อนุญาตให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกิน 4.2 โวลต์ในระหว่างการชาร์จ แต่อาจจำกัดแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำระหว่างการคายประจุในลักษณะต่างๆ ขึ้นอยู่กับวัตถุประสงค์ของแบตเตอรี่ ดังนั้น ในแบตเตอรี่ที่มีไว้สำหรับไขควงหรือมอเตอร์รุ่นรถยนต์ แรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำมักจะเป็นค่าขั้นต่ำที่อนุญาตอย่างแท้จริง แต่สำหรับ PDA หรือสมาร์ทโฟนนั้น จะสูงกว่า เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ 2.7 โวลต์อาจเพียงแค่ ไม่เพียงพอต่อการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของอุปกรณ์ นั่นคือสาเหตุว่าทำไมในอุปกรณ์ที่ซับซ้อน เช่น โทรศัพท์, PDA เป็นต้น การทำงานของคอนโทรลเลอร์ที่ติดตั้งอยู่ในแบตเตอรี่นั้นเสริมด้วยคอนโทรลเลอร์ในตัวอุปกรณ์
กฎการปฏิบัติงานที่คุณและฉันสามารถมีอิทธิพลได้ ส่งผลให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นหรือลดลงอย่างมาก
- คุณต้องพยายามอย่าทำให้แบตเตอรี่เหลือประจุขั้นต่ำและยิ่งไปกว่านั้นในสถานะที่เครื่องปิดเอง แต่หากเกิดเหตุการณ์นี้ขึ้น ให้ชาร์จแบตเตอรี่โดยเร็วที่สุด
- ไม่จำเป็นต้องกลัวการชาร์จซ้ำบ่อยๆ รวมถึงการชาร์จบางส่วนเมื่อชาร์จไม่เต็ม ซึ่งไม่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่ ในกรณีนี้ฉันได้รับคำแนะนำจากสามัญสำนึก: หากในระหว่างการใช้งาน PDA ปกติฉันมักจะชาร์จมันก่อนเข้านอนในกรณีที่มีการใช้งานหนักมาก (เปิด WiFi ตลอดเวลา, ฟังเพลง ฯลฯ ) เมื่อประจุใกล้ถึงขั้นต่ำ ฉันไม่รังเกียจโดยตรง ในที่ทำงาน ให้เชื่อมต่อ PDA เข้ากับ USB ที่มีอยู่ หากคุณไม่มีเครื่องชาร์จแบบปกติและใช้เครื่องชาร์จ USB แบบพิเศษแทน สิ่งสำคัญคือไม่ต้องรอจนกว่าเครื่องชาร์จจะคายประจุจนหมด เนื่องจากในกรณีนี้ กระแสไฟฟ้าจากพอร์ต USB อาจไม่เพียงพอที่จะเริ่มกระบวนการชาร์จ
- ตรงกันข้ามกับความคิดเห็นของผู้ใช้จำนวนมาก การชาร์จไฟเกินจะส่งผลเสียต่อแบตเตอรี่ลิเธียมไม่น้อยไปกว่าการคายประจุลึกด้วยซ้ำ แน่นอนว่าตัวควบคุมจะควบคุมระดับการชาร์จสูงสุด แต่ยังมีรายละเอียดปลีกย่อยอยู่ประการหนึ่ง เป็นที่ทราบกันดีว่าความจุของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ตัวอย่างเช่น หากเราชาร์จแบตเตอรี่ที่อุณหภูมิห้องและได้รับการชาร์จ 100% แล้วเมื่อเราออกไปในที่เย็นและเครื่องเย็นลง ระดับการชาร์จของแบตเตอรี่อาจลดลงเหลือ 80% หรือต่ำกว่า แต่สถานการณ์ตรงกันข้ามก็อาจเป็นจริงเช่นกัน แบตเตอรี่ที่ชาร์จที่อุณหภูมิห้องถึง 100% เมื่อได้รับความร้อนเล็กน้อยจะถูกชาร์จเป็น 105% และนี่เป็นเรื่องที่เสียเปรียบอย่างมากสำหรับมัน สถานการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเมื่อใช้งานเครื่องจักรที่อยู่ในแท่นวางเป็นเวลานาน ในระหว่างการใช้งาน อุณหภูมิของอุปกรณ์และแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น แต่การชาร์จเต็มแล้ว... ในเรื่องนี้กฎบอกว่า: หากคุณต้องการทำงานในเปล ให้ถอดเครื่องออกจากเครื่องชาร์จก่อน ทำงานกับมันและเมื่อเข้าสู่โหมด " การต่อสู้" - เชื่อมต่ออุปกรณ์ชาร์จ อย่างไรก็ตาม กฎนี้ยังใช้กับเจ้าของแล็ปท็อปและอุปกรณ์อื่น ๆ ด้วย
- สภาวะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเก็บแบตเตอรี่ในระยะยาวคือต้องอยู่นอกอุปกรณ์โดยมีค่าใช้จ่ายประมาณ 50% แบตเตอรี่ที่ใช้งานได้ไม่จำเป็นต้องได้รับการดูแลเป็นเวลาหลายเดือน (ประมาณหกเดือน)
และสุดท้ายก็มีข้อมูลเพิ่มเติมบางอย่าง
- ตรงกันข้ามกับความเชื่อที่นิยม แบตเตอรี่ลิเธียมนั้นแทบไม่มี "เอฟเฟกต์หน่วยความจำ" เลย ซึ่งต่างจากแบตเตอรี่นิกเกิล ดังนั้นสิ่งที่เรียกว่า "การฝึกอบรม" ของแบตเตอรี่ลิเธียมใหม่จึงแทบไม่สมเหตุสมผลเลย เพื่อความอุ่นใจของคุณ การชาร์จและคายประจุแบตเตอรี่ใหม่ให้เต็มหนึ่งครั้งหรือสองครั้งก็เพียงพอที่จะปรับเทียบตัวควบคุมเพิ่มเติมเป็นหลัก
- เจ้าของอุปกรณ์รู้ว่าคุณสามารถชาร์จแบตเตอรี่ได้ทั้งจากเครื่องชาร์จและจาก USB ในขณะเดียวกันความเป็นไปไม่ได้ในการชาร์จจาก USB มักทำให้เกิดความสับสน ความจริงก็คือตาม "กฎหมาย" คอนโทรลเลอร์ USB จะต้องจ่ายกระแสไฟประมาณ 500 mA ให้กับอุปกรณ์ต่อพ่วงที่เชื่อมต่ออยู่ อย่างไรก็ตาม มีสถานการณ์ที่ตัวควบคุมไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าดังกล่าวได้ หรืออุปกรณ์เชื่อมต่อกับตัวควบคุม USB ซึ่งอุปกรณ์ต่อพ่วงบางประเภทแขวนอยู่อยู่แล้ว ซึ่งใช้พลังงานบางส่วน จึงมีกระแสไฟไม่เพียงพอสำหรับการชาร์จโดยเฉพาะหากแบตเตอรี่หมดจนเกินไป
- แบตเตอรี่ที่ประกอบด้วยลิเธียมไม่ชอบการแช่แข็งจริงๆ พยายามหลีกเลี่ยงการใช้เครื่องในที่เย็นจัด - หากคุณถูกพกพาออกไป จะต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่ แน่นอน หากคุณนำตัวเครื่องออกจากกระเป๋าด้านในอันอุ่นของเสื้อแจ็คเก็ต แล้วจดบันทึกหรือโทรหาสองสามครั้ง จากนั้นนำสัตว์ตัวน้อยกลับคืนมา ก็จะไม่มีปัญหา
- การปฏิบัติแสดงให้เห็นว่าแบตเตอรี่ลิเธียม (ไม่ใช่แค่แบตเตอรี่) จะลดความจุลงเมื่อความดันบรรยากาศลดลง (ที่ระดับความสูงบนเครื่องบิน) สิ่งนี้ไม่เป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่คุณเพียงแค่ต้องคำนึงถึงข้อเท็จจริงนี้ด้วย
- มันเกิดขึ้นว่าหลังจากซื้อแบตเตอรี่ที่มีความจุสูงกว่า (เช่น 2200 mAh แทนที่จะเป็น 1100 mAh มาตรฐาน) หลังจากใช้แบตเตอรี่ใหม่ไปสองสามวันเครื่องก็เริ่มทำงานผิดปกติ: แฮงค์ปิดเครื่องแบตเตอรี่ เหมือนจะชาร์จอยู่แต่ก็แปลกๆ ฯลฯ ป. อาจเป็นไปได้ว่าที่ชาร์จของคุณซึ่งใช้งานได้ดีกับแบตเตอรี่ "เนทิฟ" ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟชาร์จได้เพียงพอสำหรับแบตเตอรี่ความจุสูง วิธีแก้ไขคือซื้อที่ชาร์จที่มีกระแสไฟเอาต์พุตสูงกว่า (เช่น 2 แอมแปร์ แทนที่จะเป็น 1 แอมแปร์รุ่นก่อนหน้า)
19.10.2010 10:53
ต้นฉบับนำมาจาก โคลอชคอฟ ในกฎการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
เราเบื่อแล้วกับการเขียนและพูดความเข้าใจผิดแบบเดียวกันเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
เพื่อหยุดความบ้าคลั่งนี้ ฉันจึงอ้างอิงจาก "กฎสำหรับการใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน" โดยแหล่งข้อมูลที่เชื่อถือได้แหล่งหนึ่ง:
การใช้แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถืออย่างเหมาะสม
- อิเล็กโทรดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประจุครึ่งหนึ่งแล้วเนื่องจากกระบวนการผลิต แต่ไม่แนะนำให้ทดสอบแบตเตอรี่ใหม่ภายใต้ภาระงานทันที ในขั้นต้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะต้องชาร์จจนเต็ม การใช้แบตเตอรี่โดยไม่ชาร์จครั้งแรกสามารถลดความจุที่ผู้ใช้ใช้งานได้อย่างมาก
- หลังจากชาร์จแบตเตอรี่ครั้งแรกแล้ว ขอแนะนำให้คายประจุแบตเตอรี่จนหมดเพื่อปรับเทียบระบบการจัดการแบตเตอรี่ ชาร์จแบตเตอรี่ทันทีหลังจากคายประจุ ไม่ควรทำรอบการปรับเทียบสำหรับโทรศัพท์มือถือที่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบ่อยครั้ง (โดยปกติแล้ว รอบการคายประจุเต็มหนึ่งรอบทุกๆ 3 เดือนก็เพียงพอแล้ว) จำเป็นต้องมีรอบการสอบเทียบเพื่อแสดงการคาดการณ์ความจุแบตเตอรี่ที่เหลืออยู่อย่างถูกต้องเท่านั้น รอบการคายประจุลึกสามถึงสี่รอบที่แนะนำโดยผู้ใช้และผู้ขายบางรายอาจถึงแก่ชีวิตได้สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ไม่ใช่รุ่นใหม่
- ขอแนะนำให้ใช้แบตเตอรี่ของแท้จากผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือ เนื่องจากฟังก์ชั่นของระบบจัดการแบตเตอรี่สำหรับโทรศัพท์มือถือลดลงอย่างมาก และการชาร์จได้รับการจัดการโดยระบบชาร์จโทรศัพท์มือถือ แบตเตอรี่จากผู้ผลิตบุคคลที่สามจะมีอายุการใช้งานน้อยลง เนื่องจากระบบการชาร์จไม่ทราบคุณสมบัติของแบตเตอรี่ที่ไม่ใช่ -แบตเตอรี่แท้.
- เนื่องจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ "เสื่อมสภาพ" จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูง จึงแนะนำให้เก็บโทรศัพท์มือถือให้ห่างจากแหล่งความร้อน (ร่างกายมนุษย์ แสงแดดโดยตรง เครื่องทำความร้อน)
- ไม่แนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือจนเต็มบ่อยๆ และควรชาร์จแบตเตอรี่ก่อนที่ระดับการชาร์จจะถึงระดับสีแดงของตัวบ่งชี้การชาร์จ (ประมาณ 20% ของความจุที่เหลืออยู่)
- อายุของแบตเตอรี่ลิเธียมโคบอลต์ (แบตเตอรี่ทั่วไปสำหรับโทรศัพท์มือถือขึ้นอยู่กับระดับโหลดโดยตรง) พูดคุยทางโทรศัพท์มือถือให้น้อยลงเรื่อยๆ ซึ่งไม่เพียงแต่จะทำให้แบตเตอรี่ของคุณแข็งแรง แต่ยังรวมถึงคุณด้วย
- อย่าชาร์จแบตเตอรี่ที่อยู่ในที่เย็นจนกว่าจะอุ่นขึ้นถึงอุณหภูมิบวก (เซลเซียส) นี่เป็นข้อกำหนดที่สำคัญสำหรับการทำงานที่ปลอดภัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
- แบตเตอรี่แล็ปท็อปมีระบบการจัดการที่สมบูรณ์ ซึ่งมักจะทำให้ผู้ใช้สามารถลืมได้ว่ากำลังใช้แบตเตอรี่อย่างถูกต้องหรือไม่ อย่างไรก็ตาม มีบางสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเมื่อทำงานกับแล็ปท็อป
- เมื่อเชื่อมต่อเป็นครั้งแรก ควรชาร์จแบตเตอรี่แล็ปท็อปให้เต็ม จากนั้นจึงปรับเทียบระบบควบคุม การสอบเทียบทำได้โดยการคายประจุแบตเตอรี่จนหมดภายใต้ภาระคงที่ (คุณต้องเข้าสู่การตั้งค่า BIOS และปล่อยให้แล็ปท็อปทำงานเมื่อถอดปลั๊กออกจนกระทั่งปิด ตัวปรับ BIOS จำนวนมากมีรายการสอบเทียบพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อดำเนินการนี้) อย่าลืมชาร์จแบตเตอรี่แล็ปท็อปทันทีหลังจากที่แบตเตอรี่หมด
- โดยปกติการปรับเทียบแบตเตอรี่แล็ปท็อปจะดำเนินการทุกๆ 1-3 เดือน เพื่อลดผลกระทบของ "หน่วยความจำดิจิทัล" - ในระหว่างการดำเนินการกับพลังงานแบตเตอรี่ ข้อผิดพลาดในการพิจารณาความจุคงเหลือจะค่อยๆ สะสมซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่ของแล็ปท็อปลดลง
- สำหรับแล็ปท็อปบางรุ่น มียูทิลิตี้ของผู้ผลิตสำหรับตั้งค่าระดับการคายประจุแบตเตอรี่เมื่อเริ่มการชาร์จ หากแบตเตอรี่แล็ปท็อปทำหน้าที่เป็นแหล่งจ่ายไฟสำรอง (งานดำเนินการอยู่กับที่โดยใช้ไฟหลัก) การตั้งค่าระดับการคายประจุที่อนุญาตเป็น 40% และการรักษาแบตเตอรี่ให้อยู่ในสภาพคายประจุครึ่งหนึ่งจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า
- แล็ปท็อปบางเครื่องมาพร้อมกับแบตเตอรี่เสริม หากคุณไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานาน ควรคายประจุแบตเตอรี่เพิ่มเติมให้เหลือ 40% บรรจุในถุงพลาสติกที่มีซีลสูญญากาศ และทิ้งถุงไว้ในช่องตู้เย็นที่อุณหภูมิ 3-4°C .
- กฎการใช้แบตเตอรี่เครื่องมือไฟฟ้า (ส่วนใหญ่เป็นแบตเตอรี่ไขควง) และกล้องวิดีโอแตกต่างจากกฎการใช้แบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือเล็กน้อย
- ข้อแตกต่างก็คือการใช้อุปกรณ์เหล่านี้ในชีวิตประจำวันค่อนข้างหายาก แบตเตอรี่มีราคาสูง และแบตเตอรี่เหล่านี้เข้าถึงได้น้อยลงเมื่อเวลาผ่านไป เพื่อให้แบตเตอรี่ดังกล่าวมีอายุการใช้งานยาวนาน ควรเก็บไว้ในสถานะกึ่งคายประจุในตู้เย็นที่อุณหภูมิ 3-4°C โดยบรรจุในถุงพลาสติกที่มีการปิดผนึกสูญญากาศไว้ล่วงหน้า ก่อนใช้งาน ต้องชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็มโดยใช้เครื่องชาร์จมาตรฐาน และระหว่างการใช้งาน แบตเตอรี่จะต้องไม่หมดจนหมด (ในโอกาสแรก ให้ชาร์จแบตเตอรี่ใหม่ระหว่างการใช้งาน)
- โดยสรุปของบทความฉันอยากจะบอกว่าแม้ว่ากฎการใช้งานจะช่วยให้คุณสามารถรักษาพารามิเตอร์ของแบตเตอรี่ได้เป็นเวลานาน แต่อายุการใช้งานจะกำหนดสภาพการทำงานของตัวเองซึ่งมักจะไม่เข้ากันกับแนวคิดของการทำงานที่เหมาะสมของเทคโนโลยีขั้นสูงดังกล่าว อย่างเช่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
