PAYAS FİRMA REHBERİ

Ziyaretçi


...



Gönderen Konu: LİTYUM PİL ÖMRÜ NASIL UZATILIR?  (Okunma sayısı 3336 defa)

0 Üye ve 1 Ziyaretçi konuyu incelemekte.

PAYAS

  • Yönetici
  • ****
LİTYUM PİL ÖMRÜ NASIL UZATILIR?
« : 18 Temmuz 2017, 11:57:42 »
İngilizceden çevrilmiştir hatalar var ama yinede anlaşılır.


Lityum Pillerin Ömrü Nasıl Uzatılır?

Li-ion'un yaşlanmasına neden olan şeyleri ve pil kullanıcılarının ömrünü uzatmak için neler yapabileceklerini keşfedin.

Batarya araştırması, lityum kimyalarına odaklanıyor ve bataryanın geleceğinin sadece lityum olduğunu düşünebiliyordu. Lityum iyonu birçok bakımdan diğer kimyevilere üstün olduğu için iyimser olmak için iyi nedenler vardır. Uygulamalar büyüyor ve önceden bekleme ve yük tesviyesi gibi kurşun asitle sağlam tutulan pazarlara giriyor. Çoğu uydunun ayrıca Li-ion ile güçlendirilmesi.

Lityum iyon henüz tam olarak olgunlaşmadı ve hala gelişiyor. Kapasite artarak artarken uzun ömürlülük ve güvenlik açısından dikkate değer ilerlemeler yapıldı. Bugün,
 
Lityum Pillerin Ömrü Nasıl Biter?

Lityum-iyon pil, pozitif ve negatif elektrotlar arasındaki iyon hareketi üzerinde çalışır. Teorik olarak böyle bir mekanizma sonsuza dek çalışmalıdır, ancak bisiklet, yüksek sıcaklık ve yaşlanma performansı zamanla azaltır. Üreticiler muhafazakâr bir yaklaşım sergilemekte ve çoğu tüketici ürününde Li-ion ömrünü 300 ila 500 deşarj / şarj çevrimi olarak belirlemektedir.

Sayım döngüleri üzerinde pil ömrünün değerlendirilmesi kesin değildir, çünkü deşarj derinliği değişebilir ve bir döngünün neyin oluştuğu konusunda net bir şekilde tanımlanmış standartlar yoktur Döngü sayımı yerine, bazı aygıt üreticileri bir tarih tamponunda pil değiştirmeyi önerir, ancak bu yöntem kullanım dikkate alınmaz. Ağır kullanım veya uygun olmayan sıcaklık koşulları nedeniyle bir pil tahsis edilen sürede arızalanabilir; Ancak çoğu paket, damganın işaret ettiği süreden daha uzun sürer.

Bir pilin performansı, lider bir sağlık göstergesi olan kapasitede ölçülür. İç direnç ve kendini boşaltma da rol oynamaktadır, ancak bunlar, modern Li-ion ile pil ömrünün sonlanımının öngörülmesinde daha az önemlidir.

Şekil 1, bir Cadex laboratuvarında bisikletlenen 11 Li-polimer pilin kapasite düşüşünü göstermektedir. Cep telefonları için 1.500mAh'lik kese hücreleri önce 1,500mA (1C) ila 4,20V / hücre arasında şarj edildi ve daha sonra tam şarj doygunluğunun bir parçası olarak 0,05C'ye (75mA) doyuma izin verildi. Piller daha sonra 1,500mA'den 3.0V / hücreye boşaltıldı ve çevrim tekrarlandı.
 


Şekil 1: Bisiklet sürüşünün bir parçası olarak kapasite düşüşü.
Onbir yeni Li-ion, bir Cadex C7400 pil analizöründe test edildi. Tüm paketler% 88-94 kapasiteyle başladı ve 250 tam deşarj döngüsünden sonra% 73-84'e düştü. 1500mAh'lik kese paketleri cep telefonlarında kullanılır.
Cadex izniyle

Bir pilin hizmetin ilk yılı boyunca yüzde yüz kapasiteye ulaşması gerekirken, belirtilen kapasitelerden daha düşük görmek rağbet görür ve raf ömrü bu kayıpla katkıda bulunabilir. Buna ek olarak, üreticiler çok az kullanıcının spot-çekler yapacaklarını ve düşükse şikayet edeceğini bilerek pillerini aşırı ısınma eğiliminde buluyorlar. Çok hücreli paketlerde olduğu gibi, cep telefonlarında ve tabletlerde tekli hücrelere uymak zorunda kalmamak, su basmalarını daha geniş bir performans kabulü için açıyor. Daha düşük kapasiteli hücreler, tüketici bilmeden çatlaklardan kayabilir.

Ağır kullanımda daha hızlı yıpranan mekanik bir cihaza benzer şekilde, deşarj derinliği (DoD) pilin döngü sayısını belirler. Deşarj ne kadar küçükse (düşük DoD), pil ömrü o kadar uzar. Eğer mümkünse, Tam deşarj olmamak ve pilleri kullanımlar arasında daha sık şarj etmek. Li-ion'daki kısmi boşalma iyidir. Hiçbir bellek yoktur ve ömrünü uzatmak için pil periyodik tam deşarj döngülerine ihtiyaç duymaz. İstisna akıllı akünün veya akıllı cihazın yakıt göstergesinin periyodik olarak kalibre edilmesi olabilir. (Bkz. BU-603: "Akıllı" Pil Nasıl Kalibrasyon Yapılır )
Aşağıdaki tablolar, kobalt bazlı lityum iyonu üzerindeki stresle ilgili kapasite kayıplarını göstermektedir. Lityum demir fosfat ve lityum titanatın voltajları daha düşüktür ve verilen voltaj referanslarına uygulanmaz.
 
Not:   Tablolar 2, 3 ve 4, yaygın kobalt bazlı Li-ion pillerin, boşalma derinliği, sıcaklık ve şarj seviyeleri üzerindeki genel yaşlanma eğilimlerini göstermektedir, Tablo 6, verilen ve boşaltma bant genişlikleri boyunca çalışırken kapasite kaybına daha fazla göz atmaktadır. Tablolar, pil ömrünü kısaltan ultra hızlı şarj ve yüksek yük deşarjlarını ele almıyor. Hiçbir pil aynı davranmıyor.

Tablo 2, Li-ion'un pil kapasitesi yüzde 70'e düşmeden önce çeşitli DoD düzeylerinde verebileceği deşarj / şarj döngüsü sayısını tahmin etmektedir. DoD, tam şarj ve ardından tabandaki belirtilen şarj durumuna (SoC) göre bir deşarj oluşturmaktadır.
 

Tablo 2: Deşarj derinliğinin bir fonksiyonu olarak çevrim ömrü .

Kısmi deşarj stres azaltır ve pil ömrünü uzatır, böylece kısmi bir yük oluşur. Yüksek sıcaklık ve yüksek akımlar da çevrim ömrünü etkiler.

Not: % 100 DoD tam bir döngüdür; % 10 çok kısa. Şofben orta sınıfında bisiklet sürmek en iyi ömre sahip olacaktı.

Deşarj derinliği - Boşaltma çevrimleri (NMC / LiPO4)
% 100 DoD ~ 300/600
% 80 DoD   ~ 400/900
% 60 DoD   ~ 600 / 1.500
%40 DoD   ~ 1,500 / 3,000
% 20 DoD ~ 1,500 / 9,000
% 10 DoD   ~ 10.000 / 15.000

Lityum iyon ısıya maruz bırakıldığında stres yaşar, bu nedenle bir hücrenin yüksek şarj geriliminde kalmasını sağlar. 30 ° C'nin (86 ° F) üstünde bir pil, yükseltilmiş sıcaklık olarak kabul edilir ve çoğu Li-ion için, 4.10V / hücrenin üzerindeki bir voltaj, yüksek gerilim olarak kabul edilir . Pili yüksek sıcaklığa maruz bırakmak ve uzun süre şarj durumundayken bisiklet sürmekten daha stresli olabilir. Tablo 3, kapasite kaybını sıcaklık ve SoC'nin bir fonksiyonu olarak göstermektedir.
 

Tablo 3: Li-ion'u çeşitli sıcaklıklarda bir yıl depolarken tahmini geri kazanılabilir kapasite.
Yüksek sıcaklık, kalıcı kapasite kaybını hızlandırır. Tüm Li-ion sistemleri aynı davranmaz.
Sıcaklık- %40 Şarj     %100 Şarj
0 ° C           % 98   % 94
25 ° C   % 96   % 80
40 ° C   % 85   % 65
60 ° C   % 75   % 60
(3 ay sonra)
 
Çoğu Li-iyonları 4.20V / hücreye şarj eder ve 0.10V / hücrenin tepe şarj gerilimindeki her düşüşün çevrim ömrünü iki katına çıkaracağı söylenir. Örneğin, 4.20V / hücreye şarj edilmiş bir lityum iyon hücresi tipik olarak 300-500 devir üretir. Sadece 4.10V / hücreye kadar şarj edilirse, ömrü 600-1,000 devirle uzatılabilir; 4.0V / hücre 1.200-2.000 ve 3.90V / hücre 2.400-4.000 devir sağlamalıdır.

Negatif tarafta, daha düşük tepe şarj gerilimi, pilin depoladığı kapasiteyi düşürür. Basit bir kılavuz olarak, şarj voltajında ​​her 70mV'lik düşüş, toplam kapasiteyi yüzde 10 oranında düşürür. Sonraki şarjda tepe şarj voltajının uygulanması tam kapasiteyi geri yükleyecektir.

Uzun ömür açısından, optimal şarj voltajı 3.92V / hücredir. Akü uzmanları, bu eşiğin gerilimle ilgili tüm gerilimleri ortadan kaldırdığına inanmaktadır; Düşük seviyeye inmek, daha fazla fayda sağlamayabilir, ancak başka semptomlara neden olabilir. (Bkz. BU-808b: Li-ion'un ölmesine neden olan şey? ) Tablo 4, kapasiteyi şarj düzeylerinin bir fonksiyonu olarak özetlemektedir. (Tüm değerler tahmin edilir; daha yüksek voltaj eşikleri bulunan Enerji Hücreleri sapabilir.)
 
Tablo 4: Deşarj döngüleri ve şarj gerilimi limitinin bir fonksiyonu olarak kapasite. Her 0.10V düşüş 4.20V / hücrenin altında, döngü ikiye katlanır ancak daha az kapasite tutar. Gerilimi 4.20V / hücrenin üzerine çıkarmak ömrünü kısaltır. Okunan değerler düzenli Li-ion'un 4.20V / cell'e şarj olduğunu göstermektedir.
Kılavuz: Her 70mV'lik düşme voltajı, kullanılabilir kapasiteyi yaklaşık% 10 düşürür.

Not: Kısmi şarj, yüksek spesifik enerji açısından Li-iyonun yararı olumsuz etkiler.

Şarj seviyesi (V / hücre) - Boşaltma çevrimleri - Kullanılabilir depolanmış enerji
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 - Notu gör - % 35-40
3.70 - Notu gör - % 30 ve daha az


Cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar, tabletler ve dijital kameralar için çoğu şarj cihazı Li-ion'u 4.20V / hücreye şarj eder. Tüketici optimal çalışma süresinden daha az şey istemediğinden, bu maksimum kapasiteye izin verir. Sanayi, öte yandan, daha uzun ömürlülük konusunda endişe ediyor ve daha düşük voltaj eşikleri seçebilir. Uydular ve elektrikli araçlar böyle örneklerdir.

Güvenlik nedeniyle birçok lityum iyonu 4.20V / hücreyi aşamaz. (Bazı NMC istisnadır.) Daha yüksek gerilim kapasitesi artırır iken, gerilim aşan ömrünü kısaltır ve güvenliği tehlikeye atan. Şekil 5, şarj voltajının bir fonksiyonu olarak devre sayısını göstermektedir. 4.35V'de, düzenli bir Li-iyonun çevrim sayısı yarıya düşer.
 




Yüksek şarj voltajlarında çevrim ömrü üzerindeki etkiler
Şekil 5: Yüksek şarj geriliminde çevrim ömrü üzerindeki etkiler. Daha yüksek şarj voltajları kapasiteyi arttırır, ancak çevrim ömrünü azaltır ve güvenliği tehlikeye atar.
Kaynak: Choi ve ark. (2002)

Belirli bir uygulama için en uygun voltaj eşiklerini seçmenin yanı sıra düzenli bir Li-ion, 4.20V / hücre'lik yüksek voltaj tavanında uzun süre kalmamalıdır. Li-ion şarj cihazı şarj akımını kapatır ve pil voltajı daha doğal bir seviyeye döner. Bu yorucu bir egzersiz sonrasında kasları rahatlatmak gibidir. (Bkz. BU-409: Şarj Lityum iyonu )
Şekil 6, çeşitli şarj ve deşarj bant genişliklerinde Li-ion'u çevrim yaparken kapasite kaybını yansıtan dinamik stres testlerini (DST) göstermektedir. En büyük kapasite kaybı, tam şarjlı bir Li-ion'u yüzde 25 SoC'ye (siyah) boşaltırken meydana gelir; Tamamen deşarj olursa kayıp daha yüksek olurdu. Bisiklete binme yüzde 85 ve 25 arasında (yeşil), yüzde 100'e şarj etmekten ve yüzde 50'ye kadar boşaltmaktan (koyu mavi) daha uzun hizmet ömrü sağlıyor. En küçük kapasite kaybı, Li-ion'u yüzde 75'e kadar şarj ederek ve yüzde 65'e kadar boşaltarak elde edilir. Bununla birlikte, bu, pili tamamen kullanmaz. Yüksek gerilimler ve yüksek sıcaklığa maruz kalmanın, akünün normal koşullardaki bisiklet sürmelerinden daha çabuk bozduğu söylenir. ( Nissan Leaf davası )
 




DST
Şekil 6: Verilen şarj ve deşarj bant genişlikleri dahilinde Li-ion i çalıştırırken kapasite kaybı.
% 85 şarj olan piller, tam şarjı sağlamaktan daha uzun ömürlüdür. Daha uzun ömürlü olmasına rağmen, tam devrinden daha azı bir pilden tam olarak faydalanmaz.

•
Pil ömrünü uzatmak için EV'ler% 85-25 SoC kullanır
•% 100-25 SoC, uzun çalışma süresi sağlar, pil kullanımını en iyi hale getirir, ancak pil ömrünü azaltır.
Nezaket: ResearchGate - Hücre Yaşam Değerlendirmesi için Lityum-İyon Pil Degradasyonunun Modellenmesi.
https://www.researchgate.net/publication/303890624_Modeling_of_Lithium-Ion_Battery_Degradation_for_Cell_Life_Assessment
Belirtilen enerjiyi bir tam çevrimle sağlar. Modern bir Energy Cell ile bu 250Wh / kg'dır, ancak çevrim ömrü tehlikeye atılır. Her şey doğrusal ise, ömrünü uzatan orta seviye yüzde 85-25 enerjiyi yüzde 60'a düşürüyor ve bu özgül enerji yoğunluğunu 250Wh / kg'dan 150Wh / kg'a düşürmeye eşdeğerdir.
Batarya üreticileri genellikle bir batarya ömrünü 80 DoD ile belirtir. Bu pratiktir çünkü piller, normal kullanımda şarj olmadan önce bir miktar rezerve etmelidir. DST'daki devir sayısı (dinamik stres testi), pil tipi, şarj süresi, yükleme protokolü ve çalışma sıcaklığına göre değişir. (Bkz. BU-501: Deşarj Hakkında Temel Bilgiler "Deşarj Çevrimini Neyin Oluştuğu") DST'deki devir sayısı (dinamik stres testi) pil tipi, şarj süresi, yükleme protokolü ve çalışma sıcaklığına göre değişir. Laboratuar testleri, genellikle sahada ulaşılamayan sayılara ulaşır.
 
Kullanıcı Ne Yapabilir?

Tek başına bisikletle değil, çevresel koşullar lityum iyon pillerin ömrünü belirler. En kötü durum tam şarjlı bir pilin yüksek sıcaklıklarda tutulmasıdır. Pil takımları ansızın ölmez, ancak kapasite kaybolduğunda çalışma süresi kademeli olarak kısalır.

Düşük şarj voltajları pil ömrünü uzatır ve elektrikli araçlar ve uydular bunun avantajlarından yararlanır. Benzer hükümler tüketici cihazları için de yapılabilir, ancak bunlar nadiren sunulmaktadır; Planlı eskime bunun üstesinden gelir.

AC şebekesine bağlandığında şarj voltajını düşürerek bir dizüstü bilgisayar pili uzatılabilir. Bu özelliği kullanıcı dostu yapmak için, bir cihazın pilini 4.05V / hücrede tutan bir "Uzun Ömrü" modu bulunması ve yaklaşık yüzde 80'lik bir SoC sunması gerekiyor. Seyahat etmeden bir saat önce, Kullanıcı şarjı 4.20V / hücreye getirmesi için "Tam Kapasite" modunu ister.

Soru, "Kullanmadığım zaman dizüstü bilgisayarımı elektrik şebekesinden çıkarmam mı gerekiyor?" Soruluyor. Normal şartlar altında bu gerekli olmamalı, çünkü şarj işlemi Li-ion pil dolduğunda duruyor. Bir tepsi şarjı, yalnızca pil voltajı belirli bir seviyeye düştüğünde uygulanır. Çoğu kullanıcı AC gücünü kaldırmaz ve bu uygulama güvenlidir.

Modern dizüstü bilgisayarlar eski modellere göre daha serin ve bildirilen yangınlar daha az. Bir yatakta veya yastıkta hava soğutmalı elektrikli cihazları çalıştırırken hava akışını daima engelleyin. Serin bir dizüstü bilgisayar, pil ömrünü uzatır ve dahili bileşenleri korur. Çoğu tüketici ürününün sahip olduğu Enerji Hücreleri 1C'de veya daha az şarj edilmelidir. Bir saatten az bir sürede Li-ion'u tamamen şarj ettiğini iddia eden sözde ultra hızlı şarj cihazlarından kaçının .

Son güncelleme: 2017-06-15



http://batteryuniversity.com/en/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries/subscribe_thx

 


* .


Yandex.Metrica