Co powoduje starzenie się akumulatorów? Co można zrobić, aby przedłużyć żywotność tych baterii?

Obecnie większość współczesnych urządzeń elektronicznych wykorzystuje akumulatory jako źródło zasilania. Ponadto w dzisiejszych czasach najnowocześniejsze akumulatory są litowo-jonowe lub litowo-polimerowe . Podobnie jak inne urządzenia, z czasem akumulatory tracą zdolność do ładowania, zatrzymywania i rozładowywania energii, dlatego użytkownicy muszą wymieniać urządzenia lub akumulatory.

Rozumiem, że wzrost wewnętrznej rezystancji akumulatora jest główną przyczyną starzenia się akumulatora. Czy to jest dokładne? Jeśli tak, co można zrobić, aby obniżyć lub wyeliminować rezystancję wewnętrzną akumulatorów.

Jeśli moje zrozumienie jest niedokładne, jaka jest przyczyna starzenia się akumulatora?

Jeśli zrozumiemy przyczyny starzenia się akumulatora, w jaki sposób inżynierowie elektronicy mogą zaprojektować obwody ładowania i rozładowania, aby wydłużyć żywotność akumulatora?

---

Bibliografia:

1. Uniwersytet baterii
2. Wszystko o bateriach, część 1: Wprowadzenie
3. Wszystko o bateriach, część 2: Dane techniczne i terminologia
4. Wszystko o bateriach, część 7: Chlorek litowo-tionylowy

Jednym z problemów, które nękały starsze akumulatory (np. Nikiel kadm ( ) i nikiel metalowodorek ( )) był efekt pamięci . Efekt pamięci występuje, gdy akumulator nie jest całkowicie rozładowany. Następnie „zapomina”, że ma większą pojemność, niż się wydaje, i dlatego w przyszłości rozładowuje mniej.$\text{NiCad}$$\text{NiMH}$

Dobrym przykładem jest butelka wody. Początkowo butelki z wodą mają pewną pojemność na wodę. Powiedzmy, że piję większość wody w butelce podczas jednego użycia. Gdyby efekt pamięci wpłynął na butelki z wodą, nie byłbym w stanie pić wody w przyszłości, zajmując przestrzeń, w której znajdowała się woda, która nie została upita po raz ostatni. Ta dodatkowa przestrzeń zostanie na zawsze utracona. Z czasem może to spowodować zużycie akumulatora. Na szczęście ogólnie dotyczy to tylko akumulatorów i$\text{NiCad}$$\text{NiMH}$ .

Nie byłem w stanie znaleźć wiele na temat efektów, które wpływają tylko na akumulatory litowo-jonowe, ale istnieje wiele czynników ogólnych . Oto krótka lista:

• Substancje chemiczne rozkładają się
• Pasywacja (dotyczy baterii litowo-jonowych), która powstaje, gdy na ogniwie baterii tworzy się warstwa niepożądanych chemikaliów. Ten omawia zjawisko pokrewne na stronie 4258:

  Niestety, po doładowaniu lit ma silną tendencję do tworzenia omszałych osadów i dendrytów w zwykłych ciekłych rozpuszczalnikach organicznych (por. Ryc. 15B). Ogranicza to żywotność cyklu do 100-150 cykli (znacznie mniej niż 300 cykli wymaganych dla ogniwa komercyjnego), a także zwiększa ryzyko wystąpienia zdarzenia związanego z bezpieczeństwem.

• Naprężenia mechaniczne i wycieki. Baterie mogą być uszkodzone na różne sposoby, powodując uszkodzenie wewnętrznych elementów i wyciek chemikaliów. Może to być bardzo niebezpieczne dla ludzi.

Istnieją inne długoterminowe czynniki, które zwiększają starzenie się baterii. Strona, którą podłączyłem do powyższej listy, wydaje się lubić równanie Arrheniusa : które pokazuje, że szybkość reakcji chemicznych zmienia się wraz ze zmianami temperatury. Wysokie temperatury oznaczają szybsze reakcje, ale także prawdopodobnie krótszą żywotność; może to znacząco wpłynąć na akumulatory. $$k=Ae^{-E_a/RT}$$

Wreszcie istnieje zjawisko samorozładowania , które ma miejsce, gdy niepożądane reakcje w akumulatorze „pożerają”, że tak powiem, pojemność akumulatora. Proces może się różnić w zależności od rodzaju baterii. Uniwersytet baterii ma stronę , którą mogłeś już zobaczyć. Powtarza, że ​​temperatura może przyspieszyć ten proces. Co przerażające, akumulatory litowo-jonowe mogą rozładowywać nawet 5% w ciągu pierwszych 24 godzin, a następnie spowalniają do 1-2% miesięcznie.