Oggi, le batterie agli ioni di litio- sono ampiamente utilizzate in smartphone, laptop, tablet, smartwatch, veicoli elettrici e molti altri dispositivi. Poiché questi dispositivi vengono utilizzati per periodi più lunghi, le persone prestano maggiore attenzione a due parametri relativi alla batteria-:salute della batteriaEconteggio dei cicli della batteria.
Molti utenti presumono che, man mano che il conteggio dei cicli continua ad aumentare, la batteria debba avvicinarsi alla fine della sua durata utile. Tuttavia, sebbene questi due parametri siano correlati, rappresentano concetti completamente diversi.
Conteggio dei cicli della batteriariflette la quantità cumulativa di capacità della batteria che è stata utilizzata durante la carica e la scaricasalute della batteriaindica la capacità rimanente attuale della batteria e le prestazioni generali.
Se potessi utilizzare un solo parametro per valutare le condizioni attuali della batteria, lo stato della batteria sarebbe generalmente più significativo del conteggio dei cicli.
Una semplice analogia è pensare al conteggio dei cicli come al chilometraggio di un’auto, che mostra quanto il veicolo è stato guidato. Lo stato della batteria è più simile alle condizioni reali dell'auto, che mostra le sue prestazioni in questo momento.
Un ciclo non significa una carica
Esiste un malinteso comune secondo cui una batteria completa un ciclo ogni volta che un dispositivo viene caricato dallo 0% al 100%.
In realtà,il conteggio dei cicli della batteria non è semplicemente il numero di volte in cui una batteria è stata caricata.
Un ciclo completo viene generalmente conteggiato quando la batteria si è scaricata complessivamente per una quantità equivalente a100% della sua capacità. Ciò non deve necessariamente avvenire in un unico processo di carica-scarica.
Ad esempio, supponiamo di utilizzare il 50% della capacità della batteria oggi e di ricaricarla, quindi di utilizzare un altro 50% il giorno successivo e di ricaricarla di nuovo. L'utilizzo cumulativo della batteria è pari a circa il 100%, equivalente a un ciclo completo.
Perciò:
Una sessione di ricarica non equivale necessariamente a un ciclo.
Rabboccare frequentemente la batteria non significa completare ogni volta un ciclo completo.
Il conteggio dei cicli si basa sull'utilizzo cumulativo della batteria anziché sul numero di volte in cui il caricabatterie viene collegato.
Ciò mette in discussione anche la convinzione comune chela ricarica frequente accelera automaticamente l'invecchiamento della batteria.
Utilizzando il 30% o il 40% della batteria e poi ricaricandola non si aggiunge immediatamente un ciclo completo. Il sistema può accumulare la quantità effettiva di energia consumata nel tempo e viene conteggiato un ciclo equivalente completo una volta che l'utilizzo cumulativo raggiunge l'equivalente della capacità totale della batteria.
Per gli utenti di tutti i giorni, ciò significa che generalmente non è necessario scaricare deliberatamente una batteria agli ioni di litio-allo 0% prima di ricaricarla.
Lo stato della batteria mostra quanta capacità può ancora contenere la batteria
Lo stato della batteria è comunemente espresso comecapacità massima.
Ad esempio, supponiamo che una nuova batteria abbia una capacità nominale di 5.000 mAh. Un livello di salute della batteria vicino al 100% significa che la sua capacità disponibile è ancora vicina alla condizione originale.
Man mano che la batteria subisce l'invecchiamento chimico, la sua capacità effettiva diminuisce gradualmente. Anche se il dispositivo potrebbe ancora visualizzare il 100% quando è completamente carico, la batteria potrebbe non essere più in grado di immagazzinare la stessa quantità di energia di quando era nuova.
Se lo stato della batteria scende a circa l'85%, la sua capacità disponibile potrebbe essere circa l'85% della sua capacità originale, presupponendo che altre condizioni siano comparabili.
Ad esempio, se un dispositivo originariamente prevedeva circa 10 ore di utilizzo con un determinato carico di lavoro, la sua autonomia potrebbe ridursi man mano che la capacità disponibile della batteria diminuisce.
Questo è il motivo per cui la salute della batteria è spesso più direttamente correlata all'esperienza dell'utente. Ciò che interessa in definitiva agli utenti è quanto tempo può funzionare il loro dispositivo dopo una carica completa, piuttosto che semplicemente quanti cicli di ricarica ha accumulato la batteria.
Tuttavia, per produttori, ricercatori e ingegneri di batterie, lo stato di salute della batteria non può essere valutato semplicemente dal numero visualizzato da un dispositivo consumer. Le prestazioni effettive della batteria devono essere misurate attraverso test controllati.
Perché il conteggio dei cicli non può essere utilizzato da solo per determinare la durata della batteria
L'invecchiamento della batteria non è determinato solo dal conteggio dei cicli.
Il degrado di una batteria agli ioni di litio- è influenzato da molteplici fattori, tra cuitemperatura operativa, stato di carica, profondità di scarica, velocità di carica e scarica, condizioni di conservazione e invecchiamento del calendario.
Questo spiega perché due dispositivi identici possono avere livelli di salute della batteria notevolmente diversi anche quando il conteggio dei cicli è simile.
Ad esempio, un utente potrebbe utilizzare un dispositivo solo leggermente, mentre un altro potrebbe giocare spesso a giochi con grafica-intensa, registrare video, utilizzare la ricarica rapida o utilizzare il dispositivo in un ambiente caldo.
Anche con un numero simile di cicli della batteria, la condizione effettiva delle due batterie può essere molto diversa.
Tra questi fattori,la temperatura è particolarmente importante.
Le alte temperature possono accelerare le reazioni chimiche indesiderate all'interno di una batteria agli ioni di litio- e aumentare il degrado della capacità. Quando l’alta temperatura si combina con uno stato di carica elevato e con condizioni di carica o scarica impegnative, l’invecchiamento della batteria può diventare ancora più significativo.
Pertanto, il conteggio dei cicli può fornirci informazioni sull'utilizzo cumulativo della batteria, ma non può rappresentare completamente lo stato attuale della batteria o la sua durata residua.
Un numero di cicli basso non significa sempre una batteria sana
Molte persone potrebbero non rendersi conto che una batteria può subire un degrado significativo anche quando il numero di cicli è relativamente basso.
Uno smartphone utilizzato raramente può avere pochissimi cicli, ma la salute della batteria può comunque peggiorare se viene conservato per lungo tempo, esposto a temperature elevate o mantenuto ad alto stato di carica per periodi prolungati.
Questo è noto comeinvecchiamento di calendario.
Le batterie agli ioni di litio-non si degradano solo quando vengono caricate e scaricate. Anche quando una batteria è inattiva, continuano a verificarsi reazioni chimiche interne e le sue prestazioni cambiano gradualmente nel tempo.
Il periodo di conservazione, la temperatura di conservazione e lo stato di carica durante la conservazione sono fattori importanti che influenzano il tasso di invecchiamento del calendario.
Questo è uno dei motivi per cui uno smartphone più vecchio che non è stato utilizzato molto può ancora avere una batteria relativamente scarica.
Da questo punto di vista, cercare semplicemente di mantenere il numero di cicli il più basso possibile non è necessariamente il modo migliore per proteggere una batteria. L'ambiente operativo e di archiviazione complessivo è molto più importante.
La temperatura elevata può essere più preoccupante della ricarica frequente
Per gli utenti di tutti i giorni,il controllo della temperatura è uno degli aspetti più importanti della cura della batteria.
Le batterie agli ioni di litio- sono progettate per supportare la ricarica regolare. La preoccupazione maggiore è l’esposizione prolungata alle alte temperature, soprattutto quando la batteria viene caricata mentre il dispositivo è sotto carico pesante.
Un tipico esempio è giocare a un gioco mobile impegnativo durante la ricarica rapida. Il dispositivo può generare calore significativo, sottoponendo ulteriormente la batteria a stress.
I dispositivi moderni sono dotati di sistemi di gestione della batteria in grado di monitorare temperatura, tensione, corrente di carica e altre condizioni operative. Quando viene rilevata una temperatura eccessiva, il sistema potrebbe ridurre la potenza di carica, limitare le prestazioni del dispositivo o sospendere temporaneamente la carica per proteggere la batteria e altri componenti.
Pertanto, anziché preoccuparsi costantemente se il conteggio dei cicli è aumentato di un altro ciclo, spesso è più pratico evitare che la batteria rimanga in un ambiente ad alta-temperatura per periodi prolungati.
Ciò è particolarmente importante durante scenari impegnativi come giochi, navigazione, registrazione video, ricarica rapida o altre applicazioni a carico elevato-quando fa caldo.
Come viene testata la durata del ciclo della batteria? Descrizione del prodotto
Per i dispositivi consumer, lo stato della batteria e il conteggio dei cicli possono fornire informazioni utili sulle condizioni della batteria. Tuttavia, quando si tratta disviluppo di batterie, controllo qualità e ricerca di laboratorio, è necessario un metodo di prova più sistematico.
La durata del ciclo della batteria viene generalmente valutata attraverso ripetuti e controllaticicli di carica-scarica.
Durante un test di durata, la batteria viene caricata e scaricata in base a tensione, corrente e altre condizioni di test predefinite. Il sistema di test registra continuamente parametri importanti come:
- Voltaggio della batteria
- Corrente di carica e scarica
- Capacità
- Energia
- Conteggio dei cicli
- Mantenimento della capacità
- Tempo di carica e scarica
Ripetendo il processo di carica e scarica, gli ingegneri possono osservare come cambia la capacità della batteria all'aumentare del conteggio dei cicli.
Ad esempio, il mantenimento della capacità può essere confrontato dopo 100, 500, 1.000 o più cicli per valutare la tendenza al degrado della batteria e stimarne la durata.
Per la ricerca e sviluppo delle batterie, i test di produzione e la valutazione delle prestazioni, aTester della durata del ciclo della batteriapuò eseguire automaticamente cicli ripetuti di carica-scarica durante la registrazione e l'analisi dei dati dei test.
Questo tipo di test fornisce un modo più affidabile per valutare il rendimento di una batteria agli ioni di litio- nel tempo e la rapidità con cui la sua capacità diminuisce con l'uso ripetuto.
Considerazioni finali
Il conteggio dei cicli della batteria e lo stato della batteria sono correlati, ma non sono la stessa cosa.
Il conteggio dei cicli riflette principalmente la quantità cumulativa di utilizzo della batteria, mentre lo stato della batteria fornisce un'indicazione più diretta della capacità e delle prestazioni attualmente disponibili della batteria.
Allo stesso tempo, il degrado della batteria è influenzato da molti altri fattori, tra cui temperatura, velocità di carica e scarica, stato di carica, profondità di scarica, condizioni di conservazione e invecchiamento del calendario.
Pertanto, se stai valutando una batteria per smartphone, una batteria per veicoli elettrici, una batteria per l'accumulo di energia o un'altra batteria agli ioni di litio,il solo conteggio dei cicli non può determinare completamente la durata della batteria.
Per i produttori e i ricercatori delle batterie, i test del ciclo di carica-scarica controllata forniscono un modo più affidabile per valutare il degrado della capacità, il mantenimento della capacità e la durata complessiva del ciclo.
Combinando i dati sullo stato della batteria con test sistematici sulla durata del ciclo, gli ingegneri possono acquisire una comprensione più completa dell'invecchiamento della batteria e delle prestazioni a lungo-termine.
Chi siamo
ACEY New Energy è specializzata nella ricerca, sviluppo e produzione di apparecchiature avanzate per la produzione e il collaudo di batterie agli ioni di litio. Forniamo soluzioni professionali percelle cilindriche, celle a sacchetto, celle prismatiche, celle a bottone e pacchi batteria al litio, che copre l'assemblaggio, il test, lo smistamento, la saldatura e i processi di produzione delle batterie.
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