EN
Bateria LiPo to odwracalny typ baterii stosowany w urządzeniach konsumenckich, w tym dronach i telefonach. Wiedza na temat czynników, które przyspieszają ich zużycie, może okazać się istotna nie tylko dla producentów i użytkowników baterii, którzy chcą maksymalnie wydłużyć ich żywotność, ale także dla tych, którzy chcą ją poszerzyć. Nawet baterie oferujące dobre właściwości w porównaniu do swoich odpowiedników mają wady wpływające na ich trwałość. W tym tekście wyjaśniono, że sposób ładowania, głębokość rozładowania, temperatura oraz sposób przechowywania wpływają również na wydajność baterii LiPo.
Wpływ cykli ładowania i głębokości rozładowania
Niektóre główne czynniki wpływające na okres użytkowania baterii LiPo obejmują cykl ładowania. Cykl ładowania odnosi się do rozładowania baterii do stanu minimalnego (0) i ponownego naładowania do pełna (100) w każdym aspekcie. W praktyce jednak aplikacje programowe mają do czynienia tylko z częściowym cyklem rozładowania (PDC), ponieważ rzadko dochodzi do pełnego rozładowania. Dla przykładu, jeśli urządzenie zużyje 25 procent pojemności w cyklu czterokrotnego rozładowania, nie oznacza to, że wykorzystało pełen cykl. Bateria LiPo zazwyczaj wytrzymuje od 300 do 500 cykli ładowania, zanim jej pojemność znacząco się zmniejszy.
Istotnym czynnikiem wpływającym na żywotność baterii jest głębokość rozładowania (DoD). DoD wskazuje, jaka część pojemności baterii została wykorzystana przed ponownym naładowaniem. Przykładem może być sytuacja, w której baterię ładuje się do 50%, a następnie rozładowuje z powrotem do 50%, co daje DoD wynoszący 50. Badania wykazały wielokrotnie, że obniżenie DoD znacznie wydłuża czas życia baterii. Bateria z DoD wynoszącym 20 procent charakteryzuje się znacznie większą liczbą cykli ładowania przed awarią, potencjalnie nawet dwukrotnie większą niż bateria o wyższym DoD, np. rozładowywana wielokrotnie do 80 procent. Taka zależność wynika z faktu, że głębsze rozładowania przyspieszają degradację, powodując większe obciążenie materiałów anody i katody.
Wpływ temperatury i napięcia przechowywania na degradację
Temperatura znacząco wpływa na żywotność baterii LiPo. Baterie działają najlepiej w temperaturze pokojowej, najczęściej przyjmowanej jako 20°C (68°F). Pod wpływem ciepła reakcja chemiczna wewnątrz baterii LiPo przyspiesza, co może krótkoterminowo zwiększyć pojemność, ale jednocześnie prowadzi do długoterminowego pogorszenia się właściwości. Ekstremalne nagrzanie może spowodować rozkład elektrolitu, a w konsekwencji wyższe opory wewnętrzne i ostateczne uszkodzenie. Z drugiej strony, bardzo niskie temperatury mogą uniemożliwić baterii dostarczanie prądu, ponieważ skuteczność procesów chemicznych odpowiedzialnych za jej funkcjonowanie jest ograniczona przez zwiększony opór.
Ponadto napięcie przechowywania baterii LiPo znacząco wpływa na jej żywotność. Baterie LiPo można przechowywać długoterminowo w stanie częściowego naładowania, wynoszącego od 3,7 do 3,8 wolta na ognivo, a nie należy ich przechowywać w stanie pełnego naładowania (4,2 wolta na ognivo) ani w stanie rozładowania (poniżej 3,0 wolta na ognivo). Pozostawienie baterii w stanie pełnego naładowania umożliwia jej przyjęcie struktury krystalicznej (osadzanie się litu) powodującej nieodwracalne zmniejszenie pojemności. Z kolei przechowywanie baterii pod niskim napięciem może prowadzić do zjawiska nadmiernego rozładowania lub obniżenia napięcia baterii poniżej bezpiecznego poziomu, co może spowodować trwałe uszkodzenie.
Podsumowanie
Podsumowując, żywotność baterii litowo-polimerowej zależy od wielu czynników. Cykle ładowania oraz poziom rozładowania mogą znacząco wpływać na pojemność baterii zanim ulegnie ona znaczącemu spadkowi. Tymczasem utrzymanie optymalnych warunków środowiskowych, a więc temperatury i napięcia przechowywania, również jest niezbędne do zapewnienia dłuższej trwałości baterii. Poprzez świadome kontrolowanie tych zmiennych można znacznie wydłużyć użyteczność i żywotność baterii LiPo, umożliwiając im dalsze zasilanie urządzeń, z którymi są połączone na wiele sposobów. Baterie litowo-polimerowe są stale udoskonalane dzięki kontynuowanym badaniom i rozwojowi chemicznemu, co zapowiada bardziej stabilne i dłużej trwające rozwiązania.