ANN ARBOR – Bateriile litiu-ion sunt pretutindeni în zilele noastre, fiind folosite în orice, de la telefoane mobile și laptopuri până la unelte electrice fără fir și vehicule electrice.
Și, deși acestea reprezintă cea mai răspândită tehnologie aplicată pentru stocarea energiei mobile, există multă confuzie în rândul utilizatorilor cu privire la cele mai bune modalități de prelungire a duratei de viață a bateriilor litiu-ion.
Pentru a ajuta la clarificare, cercetătorii de la Universitatea din Michigan au răscolit zeci de lucrări academice și manualele de utilizare ale producătorilor, precum și informații de pe site-urile de asistență pentru clienți, pentru a elabora o listă cu nouă cele mai bune practici pentru prelungirea duratei de viață a bateriilor litiu-ion.
Nouă chei pentru extinderea duratei de viață a bateriilor litiu-ion. Credit imagine: Center for Sustainable Systems at U-M School for Environment and Sustainability.
„Prin minimizarea expunerii la condițiile care accelerează degradarea, bateriile pot dura mai mult. Iar acest lucru are un impact pozitiv asupra mediului, deoarece producția de baterii este o sursă de emisii de gaze cu efect de seră și de mulți alți poluanți”, a declarat autorul principal al studiului, Greg Keoleian, director al Centrului pentru Sisteme Durabile de la U-M din cadrul Școlii pentru Mediu și Sustenabilitate.
„În plus, există stimulente financiare semnificative pentru ca utilizatorii să evite condițiile nefavorabile, deoarece costul bateriilor litiu-ion poate varia de la 5% la peste 50% din costul unui produs.”
Constatările echipei de la U-M au fost publicate la 15 februarie în Journal of Energy Storage.
Multe dintre practicile recomandate sunt legate de cele trei variabile principale care au impact asupra sănătății bateriei: temperatura, starea de încărcare și curentul.
Iată câteva orientări generale ale cercetătorilor de la U-M pentru a maximiza durata de viață a bateriilor litiu-ion, împreună cu câteva recomandări specifice din partea producătorilor:
- Evitați temperaturile extreme, atât cele ridicate, cât și cele scăzute, atunci când utilizați sau depozitați bateriile litiu-ion. Temperaturile ridicate pot accelera degradarea aproape tuturor componentelor bateriei și pot duce la riscuri semnificative pentru siguranță, inclusiv incendii sau explozii. Dacă un laptop sau un telefon mobil este vizibil fierbinte în timp ce se încarcă, scoateți-l din priză. Minimizați expunerea la temperaturi scăzute, în special în timpul încărcării.
Pentru vehiculele electrice, aproape toți producătorii includ avertismente privind temperaturile ridicate în manualele de utilizare. Unele dintre ele sfătuiesc să parcheze la umbră și să țină vehiculul conectat la priză pe timp de caniculă, permițând astfel sistemului de răcire a bateriei să funcționeze la nevoie. De asemenea, se recomandă conectarea autovehiculului la priză pe vreme rece, astfel încât sistemul de încălzire a bateriei să poată funcționa cu ajutorul energiei din rețea.
- Minimizați perioada de timp pe care bateria o petrece fie la încărcare 100%, fie la 0%. Atât „stările de încărcare” extrem de ridicate, cât și cele extrem de scăzute stresează bateriile. Luați în considerare utilizarea unei încărcări parțiale care restabilește bateria la 80% SoC, în loc de 100%. Dacă acest lucru nu este posibil, scoateți dispozitivul din priză imediat ce ajunge la 100%.
Samsung și LG sugerează că telefoanele lor ar trebui să fie reîncărcate atunci când ajung la o stare de încărcare de 20%. Nokia și Sony menționează potențialele deteriorări ale telefoanelor lor dacă dispozitivul este lăsat la încărcat după ce a atins 100%.
Consiliere pentru extinderea duratei de viață a bateriilor litiu-ion în laptopuri. Credit imagine: Center for Sustainable Systems at U-M School for Environment and Sustainability.
În majoritatea laptopurilor, un sistem intern de gestionare a bateriei va înceta încărcarea odată ce dispozitivul a atins 100% din starea de încărcare și nu va relua încărcarea până când laptopul nu va ajunge la 95% SoC. Chiar și așa, mulți producători de laptopuri avertizează să nu lăsați computerul conectat la priză după ce a finalizat încărcarea.
- Utilizarea „încărcătoarelor rapide” este convenabilă, dar va degrada o baterie litiu-ion mai rapid decât încărcarea standard. Descărcarea prea rapidă a unei baterii duce, de asemenea, la degradarea acesteia, prin multe dintre aceleași mecanisme. În cazul telefoanelor mobile și al laptopurilor, reducerea luminozității ecranului, dezactivarea serviciilor de localizare și renunțarea la aplicațiile cu consum mare de energie pot ajuta la încetinirea ratei de descărcare.
- Câțiva producători de unelte electrice fără fir îi sfătuiesc pe utilizatori să nu depoziteze bateriile în încărcător, în timp ce alții avertizează împotriva descărcării complete a bateriei. Câțiva recomandă o temperatură ambientală minimă de 32 F atunci când se încarcă bateria și o temperatură maximă de 104 grade.
- Evitați utilizarea sau depozitarea bateriilor litiu-ion în medii cu umiditate ridicată și evitați deteriorarea mecanică, cum ar fi perforarea.
O celulă de baterie este formată dintr-un electrod pozitiv (catod), un electrod negativ (anod) și un electrolit care reacționează cu fiecare electrod. Bateriile litiu-ion se degradează în mod inevitabil cu timpul și utilizarea. Aproape fiecare componentă este afectată, inclusiv anodul, catodul, electrolitul, separatorul și colectorii de curent.
Există două forme principale de degradare a bateriei: diminuarea capacității și diminuarea puterii. Degradarea capacității reprezintă o scădere a cantității de energie pe care o poate stoca o baterie, iar degradarea puterii reprezintă o scădere a cantității de energie pe care o furnizează.
Lungirea duratei de viață a bateriei scade costurile și sarcinile de mediu asociate cu producția de baterii noi – inclusiv consumul de materiale, impactul exploatării miniere și emisiile de gaze cu efect de seră – precum și eliminarea bateriilor uzate.
„Pe măsură ce industriile de electronice mobile și de vehicule electrice continuă să crească, chiar și micile îmbunătățiri în ceea ce privește prelungirea duratei de viață vor avea beneficii semnificative pentru mediu”, au scris autorii articolului din Journal of Energy Storage.
În plus față de literatura academică pe care au analizat-o, cercetătorii au analizat informațiile publice disponibile de la producători, căutând instrucțiuni, îndrumări, avertismente sau sfaturi privind utilizarea și întreținerea bateriilor litiu-ion.
Aceste companii au inclus 10 producători de telefoane mobile (Apple, Google, HTC, Huawei, LG, Motorola, Nokia, Samsung, Sony și ZTE), 10 producători de laptopuri (Acer, Apple, ASUS, Dell, HP, Lenovo, LG, Microsoft, Samsung și Toshiba), patru producători de scule electrice (Bosch, DeWalt, Makita și Milwaukee Tool) și 10 producători de vehicule electrice (BMW, Chevrolet, Ford, Fiat, Honda, Hyundai, Kia, Mercedes-Benz, Nissan și Tesla).
Autori ai lucrării Journal of Energy Storage, pe lângă Keoleian, sunt Maxwell Woody, Maryam Arbabzadeh și Geoffrey Lewis de la Centrul pentru Sisteme Durabile al U-M și Anna Stefanopoulou de la Institutul de Energie al U-M.
Lucrarea a fost susținută de Coaliția pentru Baterii Responsabile, o coaliție de companii, cadre universitare și organizații angajate în gestionarea responsabilă a bateriilor de astăzi și de mâine.
„Pe măsură ce națiunea și lumea trec la economii alimentate de baterii, este extrem de important să prelungim durata de viață a tuturor tipurilor de baterii, în special a celor din mașinile și camioanele noastre”, a declarat Steve Christensen, director executiv al Coaliției pentru baterii responsabile.
„Această lucrare realizată de o instituție de cercetare atât de respectată precum Universitatea din Michigan este un prim pas important pentru a crea o schimbare de generație în modul în care consumatorii folosesc și tratează bateriile.”
.