Как увеличивать основанные на Лити батареи

December 11, 2018

Откройте какой Ли-ион причин, который нужно постареть и что потребитель батареи может сделать для того чтобы увеличивать свою жизнь.

Исследование батареи фокусирует на химиях лития так много что одно смогло представить что будущее батареи лежит единственно в литии. Серьезные основания быть оптимистическо по мере того как лити-ион, в много путей, главных к другим химиям. Применения растут и посягают в рынки которые ранее твердо держались свинцовокислотным, как выравнивать положения боевой готовности и нагрузки. Много спутников также приведены в действие Ли-ионом.

Лити-ион пока полно не зрел и все еще улучшает. Примечательные выдвижения были сделаны в долговечности и безопасности пока емкость увеличивает дифференциально. Сегодня, Ли-ион соотвествует ожиданиям большинств приборов но применений потребителя для развития потребности ЭВ более дальнейшего прежде чем этот источник питания станет принятой нормой.

Какой Лити-ион причин, который нужно постареть?

Литий-ионный аккумулятор работает на движении иона между положительными и отрицательными электродами. В теории такой механизм должен работать навсегда, только задействовать, повышенная температура и старея уменшение представление с течением времени. Изготовители принимают консервативный подход и определяют жизнь Ли-иона в большинств продуктах потребления как находящся между 300 и 500 циклами разрядки/обязанности.

Оценивая время работы от батарей на считать циклы не окончательно потому что разрядка может поменять глубокую и никакие ясно определенные стандарты что образовывает цикл. Вместо отсчета цикла, некоторые изготовители прибора предлагают замену батареи на отметке даты, но этот метод не принимает использование во внимание. Батарея может вылтить из строя в пределах наделенного времени должного к тяжелой пользе или неблагоприятным температурным условиям; однако, большинств пакеты продолжают значительно более длиной чем чего печать показывает.

Представление батареи измерено в емкости, ведущем индикаторе здоровья. Внутреннее сопротивление и саморазряжение также играют роли, но эти более менее значительны в предсказывать конец времени работы от батарей с современным Ли-ионом.

На диаграмму 1 проиллюстрировано падение емкости 11 батареи Ли-полимера которая были задействованы на лаборатории Кадекс. Клетки мешка 1,500мАх для мобильных телефонов сперва были поручены на течении 1,500мА (1К) к 4.20В/селл и после этого были позволены насытить к 0.05К (75мА) как часть сатурации полного разряда. Батареи после этого были дишаргед на 1,500мА к 3.0В/селл, и цикл был повторен. Предполагаемая потеря емкости батарей Ли-иона была равномерна над поставленными 250 циклами и батареи выполнили как и ожидалось.

Новый Ли-ион 11 был испытани по анализатор батареи Кадекс К7400. Все пакеты начали на емкости 88-94% и уменьшили до 73-84% после 250 полных циклов разрядки. Пакеты мешка 1500мАх использованы в мобильных телефонах.


Следующие таблицы показывают связанные стрессом потери емкости на основанном на кобальт лити-ионе. Напряжения тока фосфорнокислого железа лития и титаната лития ниже и не прикладывают к напряжению тока дали ссылки, который.
Хотя батарея должна поставить 100 процентов емкости во время первого года службы, она общая для того чтобы увидеть более низко чем определенные емкости, и срок годности при хранении может вносить вклад в эту потерю. К тому же, изготовители клонят переоценивать их батареи, зная что очень немногие потребители сделают выборочные проверки и пожалуются если низко. Не должный для того чтобы соответствовать одиночным камерам в мобильных телефонах и планшетах, как требует в пакетах мульти-клетки, раскрывает шлюзы для гораздо шире принятия представления. Клетки с более низкими емкостями могут сместить через отказы без знать потребителя.

Подобный механическому приспособлению которое носит вне более быстро с тяжелой пользой, глубина разрядки (DoD) определяет отсчет цикла батареи. Небольшой разрядка (низкий ДоД), более длиной батарея продолжает. Если на совсем возможном, избегите полных разрядок и поручите батарею более часто между пользами. Частично разрядка на Ли-ионе отлично. Никакая память и батарее не нужно периодические полные циклы разрядки увеличивать жизнь. Исключение может быть периодической тарировкой датчика уровня горючего на умной батарее или умном приборе.

 

 

 

Примечание:

На таблицы 2, 3 и 4 показано общие тенденции вызревания общих основанных на кобальт батарей Ли-иона на уровнях глубин--разрядки, температуры и обязанности, взглядах таблицы 6 более дополнительных на потере емкости работая в пределах, который ширин полосы частот дали и разрядки. Таблицы не обращаются к ультра-быстрый поручать и высокие разрядкам нагрузки который сократят время работы от батарей. Никакие все батареи не поступают эти же.

Таблица 2 оценивает номер Ли-иона циклов разрядки/обязанности может поставить на различных уровнях ДоД перед падениями емкости батареи до 70 процентов. ДоД образовывает полный разряд следовать разрядкой к показанному уровню (SoC) государство--обязанности в таблице.

Глубина разрядки Циклы разрядки
(НМК/ЛиПО4)
Таблица 2: Жизнь цикла как функция
глубина разрядки дишарге.* а частично уменьшает стресс и увеличивает время работы от батарей, поэтому делает частично обязанность. Повышенная температура и большие токи также влияют на жизнь цикла.

Примечание: ДоД 100% полный цикл; 10% очень кратко. Задействовать в средний-государство--обязанности имел бы самую лучшую долговечность.
ДоД 100% ~300/600
80% ДоД ~400/900
60% ДоД ~600/1 500
40% ДоД ~1 000/3 000
20% ДоД ~2 000/9 000
10% ДоД ~6 000/15 000
 

Лити-ион страдает от стресса подверганный действию жары, так делает держать клетку на высоком напряжении тока обязанности. Жилище батареи над 30°К (86°Ф) рассмотрено повышенная температура и для большинств Ли-иона напряжение тока над 4.10В/селл посчитано как высокое напряжение. Подвергать батарея действию высокой температуры и обитать в полной государство--обязанности на выдвинутое время могут быть более напряженный чем задействующ. Таблица 3 демонстрирует потерю емкости как функция температуры и СОК.

Температура обязанность 40% обязанность 100% Таблица 3: Оцененная возместимая емкость храня Ли-ион на один год на различных температурах. Повышенная температура торопит постоянная потеря емкости. Не все системы Ли-иона поступают эти же.
0°К 98% (после 1 года) 94% (после 1 года)
25°К 96% (после 1 года) 80% (после 1 года)
40°К 85% (после 1 года) 65% (после 1 года)
60°К 75% (после 1 года) 60%
(после 3 месяцев)

Большинств Ли-ионы поручают к 4.20В/селл, и сказаны, что удваивает каждое уменьшение в пиковом напряжении тока обязанности 0.10В/селл жизнь цикла. Например, клетка лити-иона порученная к 4.20В/селл типично поставляет 300-500 циклов. Если поручено к только 4.10В/селл, жизнь можно увеличивать до 600-1,000 циклов; 4.0В/селл должно поставить 1,200-2,000 и 3.90В/селл должно обеспечить 2,400-4,000 циклов.

На отрицательной стороне, более низкое пиковое напряжение тока обязанности уменьшает емкость батарея хранит. Как простая директива, каждое уменьшение 70мВ в напряжении тока обязанности понижает общую емкость 10 процентами. Придавать пиковое напряжение тока обязанности на последующей обязанности восстановит полную производственную мощность.

По отоношению к долговечности, оптимальное напряжение тока обязанности 3.92В/селл. Специалисты батареи считают, что этот порог исключает все связанные с напряжени тока стрессы; идти более низко не может приобрести более дополнительные преимущества только навести другие симптомы. Таблица 4 суммирует емкость как функция уровней обязанности. (Все значения оценены; Клетки энергии с более высокими порогами напряжения могут отклонить.)

Обязанность ровная (В/селл) Циклы разрядки Доступная скрытая энергия

Таблица 4: Дишарге циклы и емкость как функция предела напряжения тока обязанности. Каждое падение 0.10В под 4.20В/селл удваивает цикл но владения меньше емкости. Поднимать напряжение тока над 4.20В/селл сократил бы жизнь. Чтения отражают регулярный Ли-ион поручая к 4.20В/селл.

Директива: Каждое падение 70мВ в напряжении тока обязанности понижает годную к употреблению емкость около 10%.

Примечание: Частично поручать отрицает преимущество Ли-иона по отоношению к высокой специфической энергии.

[4,30] [150-250] [110-115%]
4,25 200-350 105-110%
4,20 300-500 100%
4,15 400-700 90-95%
4,10 600-1,000 85-90%
4,05 850-1,500 80-85%
4,00 1,200-2,000 70-75%
3,90 2,400-4,000 60-65%
3,80 См. примечание 35-40%
3,70 См. примечание 30% и


Эксперимент: Технологический университет Чалмерс, Швеция, сообщает что использование уровня уменьшенного заряда 50% СОК увеличивает ожидания продолжительности жизни батареи Ли-иона корабля 44-130%.

Большинств заряжатели для мобильных телефонов, ноутбуков, планшетов и цифровых фотокамер поручают Ли-ион к 4.20В/селл. Это позволяет максимальной способности, потому что потребитель не хочет ничего более менее чем оптимальная продолжительность времени. Индустрия, с другой стороны, больше относится о долговечности и может выбрать более низкие пороги напряжения. Спутники и электротранспорты такие примеры.

По соображениям безопасности, много лити-ионов не могут превысить 4.20В/селл. (Некоторые НМК исключение.) Пока более высокое напряжение тока поддерживает емкость, превышение напряжения тока сокращает срок службы и компрометирует безопасность. Диаграмма 5 демонстрирует отсчет цикла как функция напряжения тока обязанности. На 4.35В, отсчет цикла регулярного Ли-иона отрезан в половине.

Кроме выбирать лучш-одетые пороги напряжения для, который дали применения, регулярный Ли-ион не должен остаться на высоковольтном потолке 4.20В/селл на выдвинутое время. Заряжатель Ли-иона поворачивает течение обязанности и напряжение тока батареи отменяет изменения к более естественному уровню. Это как ослаблять мышцы после трудной тренировки.

На диаграмму 6 проиллюстрировано потерю емкости (DST) тестов динамического напряжения отражая задействуя Ли-ион на различных ширинах полосы частот обязанности и разрядки. Потеря самой большой емкости происходит дишаргинг полностью порученный Ли-ион до 25 процентов СоК (чернота); потеря была бы выше если полно дишаргед. Задействовать между 85 и 25 процентами (зеленым цветом) снабжает более длинный срок службы чем поручающ до 100 процентов и дишаргинг 50 процентов (темно-синий). Самая небольшая потеря емкости достигана путем поручать Ли-ион до 75 процентов и дишаргинг до 65 процентов. Это, однако, полно не использует батарею. Сказаны, что ухудшают высокие напряжения тока и подвержение к повышенной температуре батарею более быстро чем задействующ под нормальным состоянием.

 

Учтивость: РесеарчГате – моделирование ухудшения литий-ионного аккумулятора для оценки жизни клетки.
https://www.researchgate.net/publication/303890624_Modeling_of_Lithium-Ion_Battery_Degradation_for_Cell_Life_Assessment

Несоответствия существуют между таблицей 2 и диаграммой 6 на отсчете цикла. Никакие ясные объяснения не доступны за исключением принимая разниц в батарее качественной и испытывают методы. Отклонения между недорогим потребителем и прочными промышленными рангами могут также сыграть роль. Удерживание емкости просклоняет более быстро в условиях повышенной температуры чем на 20ºК.


Только полный цикл обеспечивает определенную энергию батареи. С современной клеткой энергии, это 250Вх/кг, но жизнь цикла будет скомпрометирована. Все быть линейным, жизн-увеличивая средний-ряд 85-25 процентов уменьшает энергию до 60 процентов и это приравнивает к умерять специфическую плотность энергии от 250Вх/кг к 150Вх/кг. Мобильные телефоны товары широкого потребления которые используют полную энергию батареи. Промышленные приборы, как ЭВ, типично ограничивают обязанность до 85% и дишарге до 25% для того чтобы увеличивать время работы от батарей.

Диаграмма 7 экстраполирует данные от диаграммы 6 для того чтобы расширить предсказанную жизнь цикла Ли-иона путем использование программы экстраполяции которая принимает линейный спад емкости батареи с прогрессивный задействовать. Если это было истинно, то батарея Ли-иона задействованная внутри 75%-25% СоК (голубых) увяла бы к емкости 74% после 14 000 циклов. Если эта батарея была поручена до 85% с такой же глубин--разрядкой (зеленым цветом), то емкость упала бы до 64% на 14 000 циклах, и с обязанностью 100% с таким же ДоД (чернотой), емкость упала бы до 48%. Для неизвестных причин, настоящие ожидания клонят быть ниже чем в сымитированном моделировании.

 

 


батареи Ли-иона поручены к 3 различным уровням СоК и моделированной жизни цикла. Ограничивать поставленный ряд обязанности увеличивает энергию времени работы от батарей но уменшений. Это отражает в увеличенном весе и более высоких начальных затратах.
С разрешением использовать. Интерполяция/экстраполяция ОригинЛаб.

Изготовители батареи часто определяют жизнь цикла батареи с 80 ДоД. Это практически потому что батареи должны сохранить некоторый запас перед обязанностью под нормальной пользой. (См. БУ-501: Основы о Дишаргинг,«чтообразовываетциклразрядки")циклрассчитывает наДСТ(тестдинамического напряжения)отличаетсястипомбатареи, времяобязанности, нагружаяпротоколирабочую температуру. Лабораторные исследованиячастополучаютномеракоторыене достижимывполе.

Чего может потребитель сделать?

Условия окружающей среды, не задействуя самостоятельно, управляют долговечностью литий-ионных аккумуляторов. Худшая ситуация держит полностью порученную батарею в условиях повышенной температуры. Блоки батарей не умирают внезапно, но продолжительность времени постепенно сокращает по мере того как емкость увядает.

Более малозарядные напряжения тока увеличивают время работы от батарей и электротранспорты и спутники пользуются этим. Подобные обеспечения смогли также быть сделаны для приборов потребителя, но эти редко предложены; запланированное устарение позаботится о это.

Батарея ноутбука смогла быть увеличена путем понижать напряжение тока обязанности подключа с решеткой АК. Для того чтобы сделать эту особенность дружественной, прибор должен отличать режимом «длинной жизни» который держит батарею на 4.05В/селл и предлагает СоК около 80 процентов. За один час до путешествовать, пользовательские запросы «режим полной производственной мощности» принести обязанность к 4.20В/селл.

Вопрос в том, что спрошенный, «я отключаю мой ноутбук от энергосистемы когда не в пользе?» В нормальных условиях это не должно быть необходимо потому что поручать останавливает когда батарея Ли-иона полна. Обязанность отбензинивания только приложена когда падения напряжения тока батареи к некоторому уровню. Большинств потребители не извлекают мощьности импульса, и эта практика безопасна.

Современные ноутбуки бегут охладитель чем более старые модели и сообщенные огни. Всегда держите воздушный поток свободным при беге электрических приборов с воздушным охлаждением на кровати или подушке. Крутой ноутбук расширяет время работы от батарей и гарантирует внутренние компоненты. Клетки энергии, которые большинств продукты потребления имеют, должны быть поручены на 1К или более менее. Избегите так называемых ультра-быстрых заряжателей которые требуют полно поручить Ли-ион в меньше чем одном часе.