p-electric
عضو جدید
باتری های لیتیومی و انواع آن، مانند لیتیوم یون (Li-ion)، لیتیوم پولیمر (LiPo) و ... که کلا Lixx نامیده می شوند، یکی از عرصه های نسبت جدید در تکنولوژی باتری هستند، که امروزه بسیار فراگیر شده و امکان ظرفیت های بالای ذخیره سازی در حجم و ابعاد کوچک را فراهم کرده اند. امروزه بیشتر باتری هایی که ما می بینیم، مانند باتری گوشی های موبایل، دوربین های دیجیتال، لپ تاپ ها و بسیار از دستگاههای دیگر، از این نوع باتری هستند و این باتری ها به تدریج در حال جایگزین شدن به جای تکنولوژی های قدیمی تر، مانند انواع باتری های Nixx مثل نیکل-کادمیوم یا نیکاد (NiCd) و نیکل-متال هایدراید (NiMH) می باشند. باتری های لیتیومی یکی از انواع به سرعت رو به رشد بازار هستند که تقریبا هر شش ماه یکبار، ترکیبی از لیتیوم با یک فلز یا غیر فلز دیگر که خصوصیات جدیدی را ارائه می کند، به بازار معرفی می نمایند.
سوالی که در مورد این باتری ها و هر نوع دیگری از باتری وجود دارد، این است که عمر این باتری ها چگونه است، و نحوه مراقبت از آنها (Battery Care) باید چگونه باشد تا بیشترین طول عمر آنها حاصل شود.
نکاتی در مورد باتری های لیتیومی
باتری های لیتیومی بصورت معمول عمری برابر 300 تا 500 بار شارژ و دشارژ دارند که بسته به کیفیت ساخت باتری متغیر است. این باتری ها تخلیه نسبی و شارژ مجدد را به جای تخلیه کامل می پسندند، به همین خاطر از تخلیه کامل آنها در هر بار استفاده باید خودداری کرد، و به جای آن باید باتری را مرتبا شارژ کرد و از باتری های با ظرفیت بالاتر استفاده کرد. این باتری ها اثر حافظه ندارند.
البته اگرچه این باتری ها اثر حافظه ندارند، باتری هایی که گیج (نشان دهنده مقدار الکترونیکی) دارند، دچار اثری به نام حافظه دیجیتال (digital memory effect) هستند. با وجود اینکه این باتری ها خودشان اثر حافظه ای ندارند، در صورتیکه بصورت مداوم نیمه تخلیه شوند، مدارات الکترونیکی کنترل کننده ظرفیت نمی توانند کالیبراسیون لازم را انجام دهند، و بنابراین به مرور زمان دقت خود را از دست می دهند. به همین خاطر باید در 30 بار شارژ و دشارژ یکبار باتری را کاملا خالی کرد تا این مدارات بتوانند خود را کالیبره کنند.
یک نکته مهم دیگر در مورد باتری های لیتیوم یون که اغلب فراموش می شود، پیر شدن و سالخورده شدن این باتری ها به مرور زمان است. یک باتری لیتیوم یون، معمولا از زمان ساخت عمری در حدود 2 الی 3 سال دارد که پس از آن کاهش ظرفیت باتری، با افزایش مقاومت داخلی آن به خاطر اکسیده شدن الکترودها خودش را نشان می دهد. این پیر شدن و افزایش مقاومت داخلی به مرور زمان به جایی می رسد که باتری نهایتا نمی تواند انرژی خود را تخلیه کند، حتی اگر مقدار زیادی انرژی در آن ذخیره شده باشد. از همین رو باتری های سالخورده را در کاربردهایی که جریان کمی دارند می توان استفاده کرد، ولی برای کاربردهایی که جریان دهی زیادی لازم دارند، دیگر قابل استفاده نیستند. این اثر سالخوردگی مخصوصا در باتری های لیتیوم یون بر پایه کوبالت، که نوع متداول در لپ تاپ ها، دوربین های دیجیتال عکاسی و گوشی های موبایل است، بسیار متداول است.
پارامترهایی که روی سالخوردگی باتری اثر قابل توجهی دارند، دمای نگهداری باتری و مقدار شارژ بودن آن است. شکل زیر افت ظرفیت تحت تاثیر دو پارامتر درجه حرارت محیط و مقدار شارژ باتری نشان می دهد:
همانگونه که در جدول بالا دیده می شود، باتری های با شارژ بالاتر در دمای محیط بالاتر به سرعت ظرفیت خود را از دست می دهند. این بدترین حالت ممکن است، که معمولا در مورد لپ تاپ ها، مخصوصا هنگامی که لپ تاپ به تغذیه متصل است این حالت اتفاق می افتد. در این حالت باتری به علت متصل بودن به تغذیه کاملا شارژ است، و به خاطر دمای تولید شده توسط سی پی یو و سایر قطعات الکترونیکی لپ تاپ در بالاترین دما هم قرار دارد. به همین خاطر اگر لپ تاپ مداوم به تغذیه متصل باشد، معمولا باتری آن بیش از 12 تا 18 ماه دوام نخواهد داشت.
نکته مهمی که در اینجا باید ذکر شود این است که باتری دستگاه بصورت یک مرتبه از کار نخواهد افتاد، بلکه خرابی آن بصورت کاهش ظرفیتی که باتری می تواند ارائه کند، دیده می شود و زمان کار دستگاه با باتری آن کاهش می یابد.
هیچ روشی برای احیا و بازسازی باتری های لیتیوم یون فرسوده وجود ندارد. با گرم کردن باتری موقتا بازدهی آن بیشتر می شود، ولی پس از خنک شدن باتری، وضعیت به حالت قبلی بر می گردد. برای نگهداری طولانی باید باتری های لیتیوم یون را با 40 درصد شارژ و در دمای پایین نگهداری کرد، و بدترین شرایط نگهداری این باتری ها، با شارژ کامل و در دمای زیاد (مانند دمای اتاق) است.
باید توجه داشت که بعضی از باتری های لیتیوم یون اگر بیش از حد تخلیه (دشارژ) شوند به کل از کار می افتند. اگر شارژ هر سلول باتری زیر 2.5 ولت برسد، مدار ایمنی باتری آنرا به کل قطع می کند و باتری معیوب و کاملا خراب نشان داده می شود، از همین رو شارژ با شارژر دستگاه دیگر ممکن نخواهد بود. بعضی از شارژر/آنالایزرهای باتری، مانند Cadex در این حالت، از قابلیتی به نام boost استفاده می کنند که مدار حفاظتی داخل باتری را مجددا فعال می کند و اجازه شارژ مجدد باتری را می دهد. البته باید توجه داشت که اگر ولتاژ هر سل زیر 1.5 ولت رسیده باشد و باتری چند ماه در این حالت مانده باشد، به خاطر ملاحظات ایمنی (مانند امکان انفجار یا آتش گرفتن باتری) باید کلا از شارژ مجددا آن خودداری کرد. برای جلوگیری از این حالت هیچگاه نباید باتری را کاملا خالی انبار کرد، بلکه باید آنرا با شارژ 40 درصد انبار کرد، در فواصل انبار بودن هر چند ماه یکبار باتری را مجددا تا 40 درصد شارژ کرد، و سپس قبل از استفاده مجدد، آنرا کاملا شارژ کرد.
نکته مهم: اکنون باید کاملا مشخص شده باشد که باتری لیتیوم را نباید در شرایط عادی کاملا خالی و کاملا پر کرد. این کار فقط برای باتری های نیکلی، مانند نیکل کادمیوم و نیکل متال هایدراید صحیح است، چون باتری های نیکلی اثر حافظه ای دارند، که اگر باتری بصورت مداوم، کمتر از مقدار واقعی آن شارژ شود، اثر حافظه باعث می شود که باتری بیشتر از آن نتواند شارژ شود. عکس این حالت در هنگام دشارژ هم صادق است، و اگر باتری نیکلی بصورت مداوم فقط درصدی دشارژ شود، این اثر حافظه ای در آن باقی می ماند، و دیگر بیش از آن تخلیه نمی شود. بنابراین باتری های نیکلی را باید تا تخلیه کامل استفاده کرد و بعد کاملا شارژ کرد. اما اگر این روش در مورد باتری های لیتیومی انجام شود، به معنی از بین بردن باتری لیتیومی خواهد بود، چون همانگونه که تاکید شد، باتری های لیتیومی تخلیه نسبی و شارژ مکرر را می طلبند.
رهنمود های عملی
نکاتی در مورد باتری های لیتیومی
باتری های لیتیومی بصورت معمول عمری برابر 300 تا 500 بار شارژ و دشارژ دارند که بسته به کیفیت ساخت باتری متغیر است. این باتری ها تخلیه نسبی و شارژ مجدد را به جای تخلیه کامل می پسندند، به همین خاطر از تخلیه کامل آنها در هر بار استفاده باید خودداری کرد، و به جای آن باید باتری را مرتبا شارژ کرد و از باتری های با ظرفیت بالاتر استفاده کرد. این باتری ها اثر حافظه ندارند.
البته اگرچه این باتری ها اثر حافظه ندارند، باتری هایی که گیج (نشان دهنده مقدار الکترونیکی) دارند، دچار اثری به نام حافظه دیجیتال (digital memory effect) هستند. با وجود اینکه این باتری ها خودشان اثر حافظه ای ندارند، در صورتیکه بصورت مداوم نیمه تخلیه شوند، مدارات الکترونیکی کنترل کننده ظرفیت نمی توانند کالیبراسیون لازم را انجام دهند، و بنابراین به مرور زمان دقت خود را از دست می دهند. به همین خاطر باید در 30 بار شارژ و دشارژ یکبار باتری را کاملا خالی کرد تا این مدارات بتوانند خود را کالیبره کنند.
پارامترهایی که روی سالخوردگی باتری اثر قابل توجهی دارند، دمای نگهداری باتری و مقدار شارژ بودن آن است. شکل زیر افت ظرفیت تحت تاثیر دو پارامتر درجه حرارت محیط و مقدار شارژ باتری نشان می دهد:
نکته مهمی که در اینجا باید ذکر شود این است که باتری دستگاه بصورت یک مرتبه از کار نخواهد افتاد، بلکه خرابی آن بصورت کاهش ظرفیتی که باتری می تواند ارائه کند، دیده می شود و زمان کار دستگاه با باتری آن کاهش می یابد.
هیچ روشی برای احیا و بازسازی باتری های لیتیوم یون فرسوده وجود ندارد. با گرم کردن باتری موقتا بازدهی آن بیشتر می شود، ولی پس از خنک شدن باتری، وضعیت به حالت قبلی بر می گردد. برای نگهداری طولانی باید باتری های لیتیوم یون را با 40 درصد شارژ و در دمای پایین نگهداری کرد، و بدترین شرایط نگهداری این باتری ها، با شارژ کامل و در دمای زیاد (مانند دمای اتاق) است.
باید توجه داشت که بعضی از باتری های لیتیوم یون اگر بیش از حد تخلیه (دشارژ) شوند به کل از کار می افتند. اگر شارژ هر سلول باتری زیر 2.5 ولت برسد، مدار ایمنی باتری آنرا به کل قطع می کند و باتری معیوب و کاملا خراب نشان داده می شود، از همین رو شارژ با شارژر دستگاه دیگر ممکن نخواهد بود. بعضی از شارژر/آنالایزرهای باتری، مانند Cadex در این حالت، از قابلیتی به نام boost استفاده می کنند که مدار حفاظتی داخل باتری را مجددا فعال می کند و اجازه شارژ مجدد باتری را می دهد. البته باید توجه داشت که اگر ولتاژ هر سل زیر 1.5 ولت رسیده باشد و باتری چند ماه در این حالت مانده باشد، به خاطر ملاحظات ایمنی (مانند امکان انفجار یا آتش گرفتن باتری) باید کلا از شارژ مجددا آن خودداری کرد. برای جلوگیری از این حالت هیچگاه نباید باتری را کاملا خالی انبار کرد، بلکه باید آنرا با شارژ 40 درصد انبار کرد، در فواصل انبار بودن هر چند ماه یکبار باتری را مجددا تا 40 درصد شارژ کرد، و سپس قبل از استفاده مجدد، آنرا کاملا شارژ کرد.
نکته مهم: اکنون باید کاملا مشخص شده باشد که باتری لیتیوم را نباید در شرایط عادی کاملا خالی و کاملا پر کرد. این کار فقط برای باتری های نیکلی، مانند نیکل کادمیوم و نیکل متال هایدراید صحیح است، چون باتری های نیکلی اثر حافظه ای دارند، که اگر باتری بصورت مداوم، کمتر از مقدار واقعی آن شارژ شود، اثر حافظه باعث می شود که باتری بیشتر از آن نتواند شارژ شود. عکس این حالت در هنگام دشارژ هم صادق است، و اگر باتری نیکلی بصورت مداوم فقط درصدی دشارژ شود، این اثر حافظه ای در آن باقی می ماند، و دیگر بیش از آن تخلیه نمی شود. بنابراین باتری های نیکلی را باید تا تخلیه کامل استفاده کرد و بعد کاملا شارژ کرد. اما اگر این روش در مورد باتری های لیتیومی انجام شود، به معنی از بین بردن باتری لیتیومی خواهد بود، چون همانگونه که تاکید شد، باتری های لیتیومی تخلیه نسبی و شارژ مکرر را می طلبند.
رهنمود های عملی
- <LI id=mf151>از تخلیه کامل باتری های لیتیوم یون خودداری کنید، زیرا اینکار باعث زودتر فرسوده شدن باتری می شود. برای باتری های لیتیوم-یون تخلیه جزئی و شارژ مجدد مکرر بسیار بهتر از تخلیه کامل (Full Discharge) باتری است. شارژ کردن مجدد باتری نیمه خالی لیتیوم یون هیچ مشکلی ایجاد نمی کند زیرا این نوع از باتری ها اثر حافظه ندارند. (اثر حافظه در باتری های مبتنی بر نیکل، مانند نیکل کادمیوم (NiCd) و نیکل متال هایدراید (NiMH) وجود دارد.) عمر کوتاه باتری ها در لپ تاپ ها، بیشتر به خاطر اثر حرارت بالا است، تا الگوی شارژ/تخلیه آنها.
<LI id=mf153>باتری هایی که نشان دهنده مقدار ظرفیت دارند (مانند باتری های لپ تاپ، یا باتری های دوربین ها) باید برای کالیبراسیون، در هر 30 بار شارژ یکبار بصورت عمدی کاملا تخلیه شوند. کار کردن دستگاه با باتری تا زمانی که کاملا تخلیه شود برای این کار کفایت می کند. اگر این الگو رعایت نشود، نشان دهند ظرفیت با مرور زمان دقت خود را از دست می دهد، طوری که ممکن است در حالیکه باتری هنوز توان دارد، آنرا خالی اعلام کند.
<LI id=mf155>باتری های Li-ion (لیتیوم یون) را باید خنک نگاه داشت. یکی از بدترین کارهایی که در مورد این باتری می توان انجام داد، نگهداشتن آن در یک ماشین در بسته در یک روز گرم است. برای نگهداری طولانی مدت این باتری ها باید باتری را تا 40 درصد ظرفیت آن شارژ کرد و سپس در یک جای خشک و خنک نگهداری کرد.
<LI id=mf157>باید تا حد امکان هنگامی که لپ تاپ از برق شهر استفاده می کند، باتری را از آن خارج کرد و بیرون نگاه داشت. البته بعضی از سازندگان لپ تاپ نگرانی هایی در مورد اینکار، به خاطر امکان جمع شدن رطوبت و گرد و خاک در محل اتصال باتری دارند.
<LI id=mf159>از خریدن باتری های لیتیوم یون برای استفاده در بعدها جلوگیری کنید. هنگام خرید باتری به تاریخ ساخت آن نگاه کنید و از خریدن باتری های قدیمی، حتی اگر به قیمت ارزانتر فروخته می شوند، خودداری کنید. - در صورتیکه باتری لیتیوم یون یدکی دارید، یکی از آنها را کاملا استفاده کنید و دیگری را در یک جای خنک، مانند یخچال نگهداری کنید. (یعنی از مصرف یکی در میان آنها خودداری کنید.) هرگز باتری را منجمد نکنید، و آنرا در بخش خنک دستگاه، نه در فریزر آن قرار دهید. برای نگهداری طولانی مدت باتری آنرا 40 درصد شارژ کنید.