يتم إيقاف تشغيل iPhone فجأة عند درجة حرارة منخفضة. في الواقع ، لم تسبب بطاريات الليثيوم (أيون) مشاكل لشركة Apple فقط في درجات الحرارة المنخفضة ، ولكن تم انتقاد هواتف Samsung المحمولة ذات مرة لعدم قدرتها على الشحن في درجات حرارة منخفضة. جهاز iPad القديم الخاص بزوجتي ، بعد شحنه بالكامل هذا الشتاء ، سيفقد الطاقة فجأة ، ولن يكون قادرًا على التشغيل بعد توصيل الشاحن. لن تستأنف العمل إلا بعد خبزها على المدفأة لفترة. تصفها ابنتي بأنها أكثر المعدات الإلكترونية "روعة".
تركز هذه المقالة على تأثير درجة الحرارة ، وخاصة درجات الحرارة المنخفضة على بطاريات الليثيوم ، وتوضح بعض أوجه سوء الفهم في استخدام بطاريات الليثيوم. لا تشرح هذه المقالة المبادئ الأساسية وتاريخ تطوير البطاريات. إذا كنت مهتما ، الرجاء جوجل. هناك العديد من القصص الشيقة هنا. لنبدأ بمجموعة من المفاهيم.
كثافة الطاقة
وحدة سعة بطارية الليثيوم هي بشكل عام "مللي أمبير" (مللي أمبير ساعة) أو "آه" (ساعة أمبير) ، وهناك فرق بين السعة المقدرة والسعة الفعلية عند الاستخدام. تشير كثافة الطاقة إلى كمية الكهرباء التي يمكن للبطارية لكل وحدة حجم أو وزن وحدة تخزينها وإطلاقها. هناك وحدتان: Wh / kg و Wh / L ، والتي تمثل وزنًا معينًا للطاقة وطاقة خاصة بالحجم على التوالي. في التطبيق ، يكون مؤشر كثافة الطاقة أكثر أهمية من السعة. إذا لم تكن السعة كافية ، فيمكن تكبيرها ، ويتطلب تحسين كثافة الطاقة تقدمًا تقنيًا.
دخل تطوير بطاريات الليثيوم في فترة نمو بطيئة في السنوات الأخيرة بعد فترة سريعة. على سبيل المثال ، تزيد Samsung من كثافة طاقتها بمتوسط 6.5٪ سنويًا ، وهو ما يتخلف كثيرًا عن قانون Moore في صناعة أشباه الموصلات:
كثافة طاقة بطاريات الليثيوم في الهواتف المحمولة عالية بالفعل ،
شروط استخدام بطاريات الليثيوم
مثل بطارية الليثيوم عالية الكثافة للطاقة ، يجب أن يكون استخدامها شديد الحذر. يمكن أن يؤثر القليل من الإهمال على العمر الافتراضي ، أو قد ينفجر ويشتعل النيران ، مثل باب بطارية سامسونج. من بين جميع شروط الاستخدام ، يعتبر الجهد ودرجة الحرارة أهم شرطين مرتبطين ، كما هو موضح في الشكل التالي:
المحور الأفقي هو الجهد ، والمحور الرأسي هو درجة الحرارة. يمكن ملاحظة أنه في هذا الربع ، لا يوجد سوى منطقة آمنة صغيرة في منتصف التحذيرات الحمراء الكبيرة التي تشير إلى عواقب وخيمة مختلفة. إنها منطقة الراحة لبطاريات الليثيوم ، والخروج منها يشكل مخاطر:
- الجهد العالي والمنخفض:
يشتمل جهد بطاريات الليثيوم أيون على جهد الدائرة المفتوحة وجهد العمل ، والذي لن يتم وصفه بالتفصيل هنا. عادةً ما يتم تعريف جهد الدائرة المفتوحة على أنه 3.7 فولت ، ولكن يمكن أن تصل البطارية الجديدة تمامًا إلى 4.2 فولت بعد شحنها بالكامل ؛ يمكن القول أن بطارية الليثيوم ماتت بعد وصولها إلى 3.4 فولت ، في الواقع ، 3.0 فولت تسمى بالفعل ميتة تمامًا. منحنى تفريغ بطارية الليثيوم
سيكون لكل من أعلى من 4.2 فولت وأقل من 3.4 فولت تأثير على عمر بطاريات الليثيوم. يُطلق على أعلى من 4.2 فولت الشحن الزائد ، والذي سيكون له تأثير لا رجعة فيه على عمر البطارية. في الحالات الشديدة ، سيسبب هروبًا حراريًا (هروبًا حراريًا) ، مما قد يتسبب في حدوث فقاعات وتسرب سائل وحريق وانفجار.
تؤدي درجة الحرارة المنخفضة إلى تقليل المقاومة الداخلية للإلكتروليت لخلية البطارية ، وقد تؤدي إلى تكثيف الليثيوم على الكاثود ، مما يؤثر بشكل لا رجعة فيه على عمر البطارية. قد تتسبب درجة الحرارة المرتفعة في هروب حراري مثل الانفجار. خطير جدا.
فى الختام
تتميز بطاريات الليثيوم المستخدمة في درجات حرارة منخفضة بأداء ضعيف بغض النظر عن الشحن أو التفريغ ، وقد تؤثر على عمرها ، لذا يجب تجنبها. فيما يلي بعض الأقوال الشائعة في استخدام بطاريات الليثيوم ، فلنتعرف عليها واحدة تلو الأخرى:
يجب أن يكون الاستخدام الأول مشحونًا بالكامل ثلاث مرات لتنشيط بطارية الليثيوم. خطأ ، بطاريات الليثيوم ليس لها تأثير على الذاكرة ولا تحتاج إلى تنشيط.
من الأفضل إعادة الشحن بعد الاستخدام. دورة الحياة الخاطئة ليست عددًا مبتذلاً من عمليات إعادة الشحن ، ولكنها دورة كاملة ، أي عملية نفاد طاقة البطارية ثم إعادة ملئها ، بدلاً من توصيل الشاحن وفصله مرة واحدة. يمكن إعادة شحنها في أي وقت. إذا تم استهلاكها وإعادة شحنها ، فقد يؤدي ذلك أيضًا إلى زيادة التفريغ والتأثير على عمر البطارية إذا تُركت لفترة طويلة.
لا تستمر في الشحن ، فقط افصله عند الانتهاء. القليل منهم على حق ، ومعظمهم على خطأ. لا يعد الشحن العام للهاتف المحمول عملية شحن بسيطة للجهد الثابت ، ولكن من أجل إطالة عمر البطارية ، توجد خوارزميات شحن محسّنة ، بما في ذلك CC و CV و MC وما إلى ذلك. بعد الحكم على أنها ممتلئة ، لن تستمر في الاندفاع طوال الوقت. لا تقلق على الإطلاق ، يمكنك دائمًا توصيل مصدر الطاقة. نظرًا لعدم وجود معدات إدارة الشحن لبعض الأكواخ والأجهزة منخفضة التكلفة ، يوصى بشحنها في أسرع وقت ممكن.
اشحن هاتفك عندما لا تستخدمه. صيح. عندما لا يتم استخدام بطارية الليثيوم ، ستتدفق الطاقة بهدوء ، وسيتم تفريغها بشكل زائد عندما تكون أقل من 2.0 فولت ، مما سيؤثر بشكل خطير على عمر البطارية. من الأفضل الشحن بانتظام.
