عمر مفید باتری تحت تأثیر چه عواملی کاهش می‌یابد؟

مقدمه :

عمر مفید باتری تابع عوامل محیطی مانند دما و شرایط بهره‌برداری مانند عمق دشارژ می‌باشد. وقتی شرکت سازنده عمر مفید باتری را به عنوان مثال ۱۰۰۰ سیکل شارژ تعریف می‌نماید، این عدد در ایده‌آل‌ترین شرایط محیطی و همچنین بهره‌برداری بدست آمده است. هر چه فاصله شرایط واقعی استفاده از شرایط ایده‌آل بیشتر باشد، عمر مفید باتری با شدت بیشتری کاهش خواهد یافت.

جهت تعریف صحیح عمر مفید باتری بر حسب سیکل شارژ، به این مطلب از سایت مراجعه نمایید.

اثر عمق دشارژ بر عمر مفید باتری :

همانطور که از جدول ۱ می‌توان ملاحظه نمود، هر چه عمق دشارژ یا DOD یک باتری-سرب اسید بیشتر باشد، عمر مفید آن کاهش بیشتری خواهد یافت.

جدول ۱: کاهش عمر مفید باتری سرب-اسید با افزایش عمق دشارژ

جدول فوق تأثیر عمق دشارژ بر عمر مفید دو نوع باتری سرب-اسید دشارژ بالا (Deep Cycle) و دشارژ پایین (Starter) را نشان می‌دهد.

در سیستم‌های سولار چون باتری در طول شب و همچنین در تمام طول روزهای ابری تأمین‌کننده انرژی سیستم می‌باشد، می‌بایست از تحمل عمق دشارژ تا حدود %۱۰ یا حتی کمتر نیز برخودار باشد. ضخامت صفحات (Plates) در این ‌باتری‌ها از باتری‌های معمولی بیشتر است.

در مقابل، باتری‌های استارتر قراردارند که مانند باتری خودرو یا جامپ استارتر، فقط برای چند لحظه باید انرژی استارت را تأمین نمایند و دوباره وارد فرآیند شارژ می‌گردند.

اثر نرخ شارژ/دشارژ (C-Rate) :

شکل ۱ نمودار اثر نرخ شارژ/دشارژ ^*  یا همان C-Rate را بر عمر مفیدباتری لیتیوم-یون نشان می‌دهد:

شکل ۱ : اثر نرخ شارژ/دشارژ بر عمر مفید باتری

در این شکل واضح است که شارژ یا همینطور تخلیه یک باتری با جریان بسیار بالا، عمر مفید آن را به شدت کاهش می‌دهد.

به عنوان مثال:

اگر ظرفیت یک سلول باتری لیتیوم یون ۷۰۰ میلی‌آمپرساعت باشد، در صورت تخلیه با جریان ۷۰۰ میلی‌آمپر، پس از ۵۰۰ سیکل شارژ ظرفیت آن به حدود ۵۵۰ میلی‌آمپرساعت کاهش خواهد یافت. اما اگر همین باتری با شدت ۳ برابر یعنی ۲۱۰۰ میلی‌آمپر تخلیه گردد، ظرفیت آن به کمتر از ۲۰۰ میلی‌آمپر کاهش خواهد یافت.

اثر دما و وضعیت شارژ :

جدول ۲ اثر دما و وضعیت شارژ را بر عمر مفید باتری لیتیوم-یون برای نگهداری طولانی‌مدت نشان می‌دهد:

جدول ۲ : اثر دما و وضعیت شارژ بر عمر مفید باتری

از جدول فوق مشخص است که نگهداری باتری در دمای بالا و همچنین شارژ کامل، اثر مخربی بر عمر مفید باتری دارد.

به عنوان مثال:

 اگر باتری با میزان شارژ %۴۰ به مدت ۳ ماه در دمای صفر درجه سانتیگراد نگهداری شود، پس از این مدت وضعیت شارژ آن به %۳۹/۲ = %۹۸ × %۴۰ خواهد رسید. یعنی افت ظرفیت آن تنها %۰/۸ خواهد بود.

اما اگر همین باتری با میزان شارژ %۱۰۰ به مدت ۳ ماه در دمای ۶۰ درجه سانتیگراد نگهداری شود، پس از این مدت وضعیت شارژ آن به %۶۰ خواهد رسید. یعنی افت ظرفیت آن %۴۰ خواهد بود.

نگهداری باتری لپ‌تاپ، گوشی موبایل و تبلت :

یکی از اشتباهات رایج و مهلک در مورد باتری‌های لپ‌تاپ این است که در حالی که لپ‌تاپ با برق شهر تغذیه می‌شود، باتری آن مدتها بدون استفاده به صورت متصل به آن رها می‌گردد که معادل شرایط دمای بالا و شارژ کامل است که مطابق جدول فوق، باتری به سرعت ظرفیت خود را از دست خواهد داد.

بنابراین توصیه می‌گردد در صورت عدم استفاده از باتری و استفاده از برق شهر برای روشن کردن وسایلی مانند لپ‌تاپ، حتماً باتری آنها خارج گردد تا گرمای عملکرد وسیله و شارژ دایمی، موجب کاهش ظرفیت باتری نگردد.

کاورهای پلاستیکی و چرمی گوشی‌های موبایل و تبلت که به نوعی عایق حرارتی محسوب می‌گردند نیز موجب افزایش دمای باتری و کاهش ظرفیت آن می‌شوند و توصیه می‌گردد که داخل محیط‌های بسته و بدون تهویه مانند کیف یا چمدان، تا حد امکان این وسایل داخل کاور گذاشته نشوند.

اثر ولتاژ شارژ بر ظرفیت و عمر باتری لیتیوم – یون :

افزایش ولتاژ شارژ اثری دو جانبه بر ظرفیت و عمر مفید این نوع باتری دارد. زیرا از طرفی سبب پرشدن بیشتر باتری و از طرف دیگر سبب کاهش عمر مفید آن می‌گردد. جدول ۳ این مطلب را به خوبی نشان می‌دهد:

جدول ۳ : اثر ولتاژ شارژ بر عمر مفید باتری

ولتاژ نامی یک سلول لیتیوم -یون ۳/۷ ولت و ولتاژ شارژ آن ۴/۲ ولت می‌باشد. از جدول ۳ دیده می‌شود که به ازای کاهش (یا افزایش) هر ۰/۱ ولت ولتاژ شارژ، عمر مفید باتری بر حسب تعداد سیکل شارژ ۲ برابر (یا نصف) و میزان پر شدن باتری نسبت به ظرفیت نامی تقریباً %۱۰ کاهش (یا افزایش)می‌یابد.

به عنوان مثال، در صورت شارژ یک سلول لیتیوم – یون ۳/۷ ولتی با ولتاژ شارژ استاندارد ۴/۲ ولت، %۱۰۰ ظرفیت باتری پر شده و تعداد سیکل شارژ بین ۳۰۰ تا ۵۰۰ سیکل خواهد بود. اما در صورت افزایش ولتاژ شارژ به ۴/۳ ولت، باتری به میزان %۱۱۰ ظرفیت نامی پرشده، اما تعداد سیکل‌ شارژ نصف و به مقدار ۱۵۰ تا ۲۵۰ سیکل کاهش می‌یابد. در مقابل در صورت کاهش ولتاژ شارژر به ۴/۱ ولت، باتری به میزان %۹۰ ظرفیت نامی پرشده، اما تعداد سیکل‌ شارژ ۲ برابر و به مقدار ۶۰۰ تا ۱۰۰۰ سیکل افزایش خواهد یافت.

شکل ۲ : نمودار اثر ولتاژ شارژ بر عمر مفید باتری

شکل ۲ نمودار اثر ولتاژ شارژر را روی یک باتری نوعی با ظرفیت ۱۰۰۰ میلی‌آمپرساعت نشان می‌دهد که اثر بسیار مخرب افزایش ولتاژ شارژ بر عمر این نوع باتری کاملاً مشهود است. بنابراین توصیه می‌گردد که همیشه از شارژرهای استاندارد ساخت سازندگان معتبر استفاده گردد.

* جهت مطالعه بیشتر در مورد تعریف پارامترهای باتری مانند ظرفیت، انرژی، ضریب خوددشارژی و غیره به این مطلب مرجعه نمایید.

* جهت مطالعه بیشتر در مورد ساختار باتری به این مطلب مرجعه نمایید.

• * جهت مطالعه بیشتر در مورد عمر مفید باتری لیتیوم-یون به این مطلب و همچنین در مورد عمر مفید باتری سرب اسید به این مطلب مراجعه نمایید.