EN
Η μπαταρία LiPo είναι επαναφορτιζόμενος τύπος μπαταρίας που χρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικές συσκευές, όπως drones και τηλέφωνα. Ωστόσο, η γνώση της πτυχής που καταστρέφει τη διάρκειά τους μπορεί να αποδειχθεί απαραίτητη όχι μόνο για όσους χρησιμοποιούν ή παράγουν μπαταρίες και θέλουν να μεγιστοποιήσουν την απόδοση τους, αλλά και για να επεκτείνουν τη διάρκεια ζωής τους. Ακόμη και οι μπαταρίες που προσφέρουν καλύτερα πλεονεκτήματα σε σχέση με τις εναλλακτικές τους έχουν αδυναμίες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής τους. Στην παρούσα εργασία παρέχεται εξήγηση σχετικά με το επιχείρημα ότι το ποδήλατο φόρτισης, το βάθος εκκαύσεως, η θερμοκρασία και η αποθήκευση επηρεάζουν την απόδοση της μπαταρίας LiPo.
Η Επίδραση των Κύκλων Φόρτισης και του Βάθους Εκκαύσεως
Ορισμένοι σημαντικοί παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας LiPo περιλαμβάνουν τον κύκλο φόρτισης. Ένας κύκλος φόρτισης αναφέρεται στην εκφόρτιση μιας μπαταρίας που ξαναφορτίζεται από τον πυθμένα (0) και στην πλήρη ισχύ (100) με κάθε τρόπο. Στην πράξη, η εφαρμογή προγραμματισμού διαθέτει μόνο μια ροή PDC, διότι συμβαίνει μερική εκφόρτιση. Χρησιμοποιώντας ένα παράδειγμα, αν μια συσκευή χρησιμοποιήσει το 25 τοις εκατό από ένα ποδήλατο τεσσάρων κύκλων, δεν σημαίνει ότι η συσκευή έχει χρησιμοποιήσει έναν πλήρη κύκλο. Η μπαταρία LiPo είναι εκείνη που συνήθως έχει πολλές απώλειες μεταξύ 300 και 500, πριν η χωρητικότητα μειωθεί σημαντικά.
Ένας σημαντικός παράγοντας που καθορίζει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας είναι το βάθος εκφόρτισης (DoD). Το DoD δείχνει το ποσοστό της χωρητικότητας της μπαταρίας που χρησιμοποιείται πριν την επαναφόρτιση. Για παράδειγμα, μια μπαταρία μπορεί να φορτίζεται στο 50% και να εκφορτίζεται ξανά στο 50%, με αποτέλεσμα DoD 50. Πειράματα έχουν δείξει ξανά και ξανά ότι το DoD μπορεί να μειωθεί ώστε να παραταθεί σημαντικά η διάρκεια ζωής της μπαταρίας. Μια μπαταρία με DoD 20% έχει πολύ μεγαλύτερη διάρκεια κύκλου πριν την αποτυχία, πιθανώς περισσότερο από διπλάσια σε σχέση με μια μπαταρία με υψηλότερο DoD, π.χ. μια που εκφορτίζεται επανειλημμένα στο 80%. Αυτή η σχέση υπάρχει διότι η εκφόρτιση σε μεγαλύτερο βάθος επιταχύνει την υποβάθμιση, προκαλώντας μεγαλύτερη πίεση στα υλικά της ανόδου και της καθόδου.
Πώς η Θερμοκρασία και η Τάση Αποθήκευσης Επηρεάζουν την Υποβάθμιση
Η θερμοκρασία επηρεάζει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας LiPo. Οι μπαταρίες λειτουργούν καλύτερα σε θερμοκρασία δωματίου, η οποία συνήθως θεωρείται 20°C (68°F). Όταν η μπαταρία θερμαίνεται, η χημική αντίδραση που πραγματοποιείται εσωτερικά επιταχύνεται, γεγονός που μπορεί να αυξήσει προσωρινά τη χωρητικότητα, αλλά μακροπρόθεσμα οδηγεί σε φθορά. Η υπερβολική θέρμανση μπορεί να προκαλέσει διάσπαση του ηλεκτρολύτη και, ως εκ τούτου, αύξηση της εσωτερικής αντίστασης και τελικά αποτυχία. Από την άλλη πλευρά, οι εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες μπορεί να εμποδίσουν την παροχή ρεύματος από τη μπαταρία, διότι η αποδοτικότητα των χημικών διεργασιών που εμπλέκονται στη λειτουργία της μπαταρίας επηρεάζεται αρνητικά από την αυξημένη αντίσταση.
Επιπλέον, η τάση αποθήκευσης της μπαταρίας LiPo επηρεάζει σημαντικά τη διάρκειά της. Οι μπαταρίες LiPo μπορούν να αποθηκεύονται για μεγάλο χρονικό διάστημα σε μερική φόρτιση, μεταξύ 3,7 και 3,8 βολτ ανά κελί και δεν πρέπει να αποθηκεύονται πλήρως φορτισμένες (4,2 βολτ ανά κελί) ή εκφορτισμένες (κάτω από 3,0 βολτ ανά κελί). Η αφήνουμε τη μπαταρία σε πλήρως φορτισμένη κατάσταση θα επιτρέψει στη μπαταρία να αναπτύξει κρυσταλλική δομή (lithium plating) που μειώνει οριστικά τη χωρητικότητά της. Από την άλλη πλευρά, η αποθήκευση σε χαμηλή τάση μπορεί να οδηγήσει σε υπερεκφόρτιση ή σε περαιτέρω πτώση της τάσης της μπαταρίας κάτω από ένα ασφαλές όριο, γεγονός που μπορεί να προκαλέσει μόνιμη ζημιά.
Συμπέρασμα
Για να καταλήξουμε, η διάρκεια ζωής της επαναφορτιζόμενης μπαταρίας ιόντων λιθίου εξαρτάται από πολλούς παράγοντες. Οι κύκλοι φόρτισης και το επίπεδο εκφόρτισης μπορούν να έχουν δραματικές επιπτώσεις στη χωρητικότητα της μπαταρίας πριν αυτή μειωθεί σημαντικά. Εν τω μεταξύ, η διατήρηση ιδανικών συνθηκών περιβάλλοντος, δηλαδή της θερμοκρασίας και της τάσης αποθήκευσης, είναι επίσης απαραίτητη για να διασφαλιστεί η επέκταση της υγείας της μπαταρίας. Έχοντας επίγνωση αυτών των μεταβλητών και ελέγχοντάς τις, μπορεί κανείς να επεκτείνει σημαντικά τη χρησιμότητα και τη διάρκεια ζωής των μπαταριών LiPo, ώστε να μπορούν να συνεχίσουν να τροφοδοτούν τις συσκευές με τις οποίες συνδέονται με πολλούς τρόπους. Οι μπαταρίες ιόντων λιθίου βελτιώνονται μέσω συνεχούς έρευνας και ανάπτυξης στη χημεία των μπαταριών, κάτι που υπόσχεται πιο σταθερές και ανθεκτικές λύσεις.