В днешно време изследванията в областта на батериите са фокусирани главно върху литиево базираните такива (Li-Pol, Li-ion батерии), тъй като се смята, че те са продуктът на бъдещето. Много инженери твърдят, че литиево-йонните и литиво-полимерните акумулаторни батерии са много по-добри в сравнение с другите видове акумулатори, основавайки се на техните многобройни предимства. Доказателствата за тези твърдения са фактите, че литиево базираните батерии започват да се използват все повече на места, където преди са били използвани оловни/Ni-Cd/Ni-Mh батерии. Днес дори и сателитите и електрическите превозни средства са задвижвани от Li-Pol или Li-ion батерии.
За съжаление обаче към момента Li-ion зареждаемите батерии все още не са напълно усъвършенствани. Това важи напълно и за Li-Pol батериите. Поради тази причина се работи постоянно върху тяхното подобрение. Постигнат е известен напредък що се отнася до дълголетието и безопасността, но все още се търсят възможности за постигане на по-висок капацитет.
Литиево-йонните батерии работят на принципа на движението на йоните от положителния към отрицателния електрод. На теория този механизъм би трябвало да работи винаги. На практика обаче извършването на циклите, повишаването на температурата и стареенето значително намаляват ефективността на батерията с времето. Ето защо и производителите на потребителските мобилни устройства определят средната продължителност на живота на li-ion и li-pol батериите между 300 и 500 цикъла.
Определянето на живота на батерията в цикли обаче не е най-точният измерител, защото разреждането може да варира в дълбочина и няма ясно определени стандарти за това какво всъщност представлява един цикъл. Други производители предлагат батериите в безкабелните устройства да бъдат подменяни след точно определен срок – например всяка година. Така обаче не се взема под внимание фактора използване. Има хора, които използват по-често и дълготрайно своите устройства, както и такива, които ги използват само от време на време.
Основен измерител на представянето и доброто състояние на една батерия е нейният капацитет. С течение на времето този показател постепенно намалява. Друг основен показател, който е важен за една батерия, е вътрешното съпротивление и процентът на саморазряд. В днешно време обаче тези показатели не са най-важните при определяне на годността на самата батерия.
Въпреки че по принцип батерията би трябвало да доставя 100% от номиналния си капацитет през първата година на използване на устройството, се наблюдава често известна загуба или по-нисък капацитет, опоменат в спецификацията. Може да се каже, че доста от производителите на батерии надценяват и надписват своите продукти, знаейки че много малко от потребителите биха тествали и разбрали, че не са получили обещаното на опаковката. Например производителите на телефони или таблети разчитат на това, че на пазара са разпространени твърде много модели от тези устройства, а техните батерии са строго индивидуални. По този начин много от потребителите не могат да направят съпоставка на показателите на батериите за тези устройства.
Подобно на механично устройство, което има тежка употреба и се износва много бързо, така и дълбокият разряд определя и броя на циклите при батериите. Колкото по-малък бъде разрядът на батерията, толкова и по-дълъг живот ще има тя. Ако имате възможност, избягвайте дълбокият разряд и зареждайте по-често своето мобилно устройство. Няма никакви проблеми да направите частичен разряд при Li-ion и Li-pol батерии. При този тип батерии не се наблюдава ефекта памет и за това, те не се нуждаят от периодични дълбоки разряди.
Ще ви даден сравнителна таблица, в която се сравняват броя на циклите на литиево базираните батерии (Li-ion, Li-Pol) при направата на разряди с различна дълбочина. Всички други условия приемаме, че са еднакви и средни по стойности.
Дълбочина на разряда
Брой Цикли
100%
300 – 500
50%
1200 – 1500
25%
2000 – 2500
10%
3750 – 4700
Частичният разряд причинява по-малък стрес на батерията и по този начин се удължава нейният живот.
Високата температура, високата консумация и бързото зареждане също влияят върху продължителността на живота на батерията.
Li-ion батериите например страдат от стрес, когато са изложени на голяма топлина или като цяло на голяма температурна разлика. Такава топлина може да бъде предизвикана от съхранението на неподходящи места. Излагането на литиево-йонната батерия на висока температура на съхранение за продължителен период от време, може да увреди много по-сериозно самата химия в батерията отколкото дълбокото разреждане. В следващата таблица можете да видите как температурата на съхранение и процентът на заряд влияят върху саморазряда на батерията. Сравненията са напрвени в рамките на 3-месечен срок. Тези два показатели са в пряка зависимост. Колкото по-заредена и колкото по-висока е температурата на мястото на съхранение, толкова и загубата в капацитета е по-голяма.
Температура
Загуба при Li-ion батерия при съхранение със заряд 40%
Загуба при Li-ion батерия при съхранение със заряд 100%
0˚C
2%
6%
25˚C
4%
20%
40˚C
15%
35%
60˚C
25%
40%
Висока температура може да се постигне и при работа или зареждане на устройството. Ако притежавате лаптоп и работите често и по много време на него, то навярно сте забелязали колко горещ става той. Тази температура е неблагоприятна за Li-ion акумулаторната батерия на устройството. Ето защо ако имате възможност е добре да оборудвате вашия лаптоп с охлаждаща поставка.
За повечето видове Li-Pol и Li-ion акумулаторни батерии зареждането с напрежение над 4.10V на единична клетка се смята като високо. Подаването на по-високо от това напрежение влияе в общи линии негативно на съставната химия. Повечето зарядни устройства за li-ion батерии зареждат всяка клетка до 4.20V. Редуцирането на тази стойност с 0.10V може да удължи живота на батерията до 2 пъти. Например при сравнителен тест на идентични батерии:
*) при зареждане до 4.20V/елемент, животът им се измерва с 300-500 цикъла;
*) при зареждане до 4.10V/елемент, циклите се увеличават на 600-1000 броя;
*) при зареждане до 4.00V/клетка, циклите нарастват на 1200-2000 броя;
*) при зареждане до 3.90V/клетка, жъвотът им е с продължителност 2400-4000 цикъла.
Погледнато от друга страна обаче, зареждането на всяка батерия с по-ниско от праговото напрежение обаче ще доведе и до по-малък капацитет. С други думи няма да можете да използвате своята батерия на 100%. В следващата таблица можете да проследите зависимостта между напрежението на батерията, капацитета, който може да бъде постигнат, изразен в проценти, както и продължителността на живота при li-pol / li-ion батерии.
Напрежение в заредено състояние (V)
Капацитет (%)
Продължителност на живота, изразен в цикли
4.30V (твърде опасно)
114%
150 – 250
4.20
100%
300 – 500
4.10
86%
600 – 1000
4.00
72%
1200 – 2000
3.92
58%
2400 – 4000
Повечето зарядни устройства за потребителски устройства, каквито са мобилните телефони, таблетите, лаптопите и други подобни, зареждат акумулаторните елементи до напрежение 4.20V, тъй като това позволява оптимално използване на капацитета на батерията, а както добре знаем всеки потребител иска да извлече максималната полза от техниката, която използва. За разлика обаче от потребителската гледна точка, в индустрията се залага на по-дълготрайната употреба. Ето защо индустриалните зарядни устройства залагат на по-ниския волтаж. Примери за такива устройства са електрическите автомобили и велосипеди, както и сателитите.
Ако искате да удължите живота на Вашите Li-ion/Li-Pol акумулаторни батерии е добре да спазвате няколко прости правила за употреба, зареждане и съхранение. В общи линии най-сигурният начин да запазите по-дълго батериите на вашето мобилно устройство е да не ги презареждате, да ги съхранявате на прохладни места и да не им правите прекалено дълбоки разряди. Следвайки тези няколко стъпки, имате възможност да удвоите жизнения цикъл на литиево йонните или литиево полимерните батерии на добре служещите Ви безкабелни устройства.
