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Article Anglais > How to Prolong Lithium-based Batteries

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Article Anglais > How to Prolong Lithium-based Batteries

Message par Loup le Sam 10 Sep 2011 - 14:33

Bonjour

Voici la traduction via Google d'un site Anglais
Si des phrases vous semblent incompréhensible, cela est indépendant de ma volonté,
Je n'ai fait qu'un copier/coller de la traduction de l'outil traducteur de Google
Si vous voyez le mot vélo, Google à traduit cycle par vélo, donc il vous faudra penser à cycle (de vie)

Site Anglais > http://batteryuniversity.com/learn/article/how_to_prolong_lithium_based_batteries

Comment prolonger batteries au lithium

Quelles sont les causes lithium-ion à l'âge?

La batterie au lithium-ion fonctionne sur le mouvement d'ions entre les électrodes positives et négatives. En théorie, un tel mécanisme devrait fonctionner pour toujours, mais la durée de vie, le cycle et la température influent sur la performance. Parce que les batteries sont utilisées dans de nombreuses conditions environnementales exigeantes, les fabricants adoptent une approche conservatrice et spécifier une durée de vie de la batterie entre 300 et 500 de charge / décharge cycles. Test du cycle de vie est facile à mesurer et est bien comprise par l'utilisateur. Certaines organisations ont également ajouter un timbre date de trois à cinq ans, toutefois, cette méthode est moins fiable car elle ne comprend pas le type d'utilisation.
La figure 1 illustre la baisse de capacité de 11 batteries au lithium-polymère qui ont été cyclées à un laboratoire de Cadex. Les cellules 1500mAh pochette ont d'abord été imputés à 4.20V/cell au taux 1C (1500mA) et a permis de saturer à 0.05C (75mA) dans le cadre de la procédure de charge complet. Les batteries ont ensuite déchargé à 1500mA au 3.0V/cell, et le cycle a été répété.



Figure 1: baisse de la capacité dans le cadre du cycle. Un pool de nouveaux 1500mA Li-ionbatteries pour téléphone intelligent istested sur un analyseur de batteries Cadex C7400. Tous les packs 11 pochette montrent une capacité de départ de 88 à 94 pour cent et une diminution de la capacité de 73 à 84 pour cent après 250 cycles de décharge complète (2010).
Gracieuseté de la société Cadex
Conçu pour un téléphone intelligent, les packs étaient déjà âgés de quelques mois au moment du test et aucun des batteries, il fait à 100 pour cent. Il est fréquent de voir des capacités inférieures spécifiées et la durée de vie peut avoir contribué à cela. Les fabricants ont tendance à surestimer leurs batteries, ils savent que très peu de clients se plaignaient. Dans notre test, la perte de capacité prévue était uniforme sur les 250 cycles. Toutes les batteries de l'échantillon ont fonctionné comme prévu.
Semblable à un dispositif mécanique qui s'use plus vite d'une utilisation intensive, il en va aussi de la profondeur de décharge (DOD) de déterminer le nombre de cycles. Plus la profondeur de décharge, plus la batterie durera. Si possible, éviter de fréquentes décharges complètes et de charge le plus souvent entre deux utilisations. Si les rejets complète ne peut être évité, essayez en utilisant une plus grosse batterie. Décharges partielles sur les Li-ion est très bien, il n'y a pas de mémoire et la batterie n'a pas besoin de périodiques pleins cycles de décharge autres que pour calibrer la jauge de carburant sur ​​une batterie intelligente.
Le tableau 2 compare le nombre de charge / décharge des cycles d'une batterie peut fournir à des niveaux différents avant que le DoD au lithium-ion est usé. Nous supposons en fin de vie lorsque la capacité de la batterie tombe à 70 pour cent. Ceci est un seuil arbitraire qui est application basée.

Tableau 2: Cycle de vie et de profondeur de décharge
Une décharge partielle réduit le stress et prolonge la vie de la batterie. Température élevée et des courants élevés affectent également le cycle de vie.

Spécifier la vie de la batterie par le nombre de cycles de décharge n'est pas complète en soi; tout autant sinon plus importants sont les conditions de température et de tensions de charge. Lithium-ion souffre de stress lorsqu'ils sont exposés à la chaleur et maintenu à une tension de charge élevée.
Une température élevée est tout ce qui habite au-dessus de 30 ° C (86 ° F), et une haute tension est plus élevée que 4.10V/cell. Lors de l'estimation de longévité, ces conditions sont difficiles à évaluer parce que l'état de la batterie est en constante évolution, et est donc la température dans lequel il opère. Exposer la batterie à haute température et être à l'état de pleine charge pendant une période prolongée peut être plus dommageable que le cyclisme. Les fabricants n'aiment pas parler de ces conditions environnementales et des informations libérer seulement en confiance lors de la demande.
Dans cet essai, nous ne dépendent pas des spécifications du fabricant seul, mais aussi écouter les commentaires des utilisateurs. BatteryUniversity.com est une excellente carte sonore pour connecter avec le public et en apprendre davantage sur la réalité. Cette approche pourrait être non scientifique, mais elle est authentique. Lorsque la masse critique parle, écoutez les fabricants. La voix de la multitude est en quelque sorte plus fort que les tests de laboratoire effectués en milieu protégé.
Regardons situations réelles et d'examiner ce qu'est le stress une rencontre batterie lithium-ion. La plupart des packs de trois à cinq ans, moins s'il est exposé à la chaleur élevée et s'il est conservé à une charge complète. Le tableau 3 illustre la perte de capacité en fonction de la température et l'état de charge. On peut clairement voir une baisse des performances de la capacité récupérable causée par les conditions environnementales et de ne pas le vélo. La pire condition est de garder une batterie entièrement chargée à des températures élevées, qui est le cas lors de l'exécution d'un ordinateur portable sur le réseau électrique. Dans ces circonstances, la batterie dure généralement pendant environ deux ans, que ce soit à vélo ou pas. Le pack ne meurt soudainement, mais va produire runtimes décroissante dans le cadre du vieillissement.

Tableau 3: perte de capacité permanente de lithium-ion en fonction du niveau de température et de charge. Niveaux de charge élevée et des températures élevées précipiter la perte de capacité permanente. Les nouveaux modèles peuvent montrer des résultats améliorés.

Les batteries sont également exposés à des températures élevées lors de la recharge avec des chargeurs sans fil. Le transfert d'énergie à partir d'un tapis de chargement à l'appareil portable est de 70 à 80 pour cent et le reste, soit 20 à 30 pour cent est perdu essentiellement en chaleur. Placer un téléphone cellulaire sur le tapis la production de chaleur de charge de la batterie souligne de plus que si chargée sur un chargeur désigné. Nous gardons à l'esprit que le tapis se refroidira une fois la batterie est complètement chargée. Lire la suite: Charge sans fils.
Tout aussi stressant est laisser une batterie dans une voiture chaude, surtout si elle est exposée au soleil. Lorsqu'il n'est pas utilisé, ranger la batterie dans un endroit frais. Pour stockage à long terme, les fabricants recommandent une charge de 40 pour cent. Cela permet une certaine auto-décharge, tout en conservant une charge suffisante pour maintenir le circuit de protection active. Trouver la meilleure état ​​de charge n'est pas facile; cela nécessiterait une unité de décharge avec une coupure appropriée. Les utilisateurs ne devraient pas trop se soucier de l'état de charge; un endroit frais et sec est plus important.
Le niveau de tension à laquelle les cellules sont chargées joue également un rôle dans l'extension de la longévité. Pour des raisons de sécurité, la plupart au lithium-ion ne peut pas dépasser 4.20V/cell. Alors une tension plus élevée augmenterait la capacité, sur-tension de la durée de vie raccourcit. La figure 4 montre la capacité accrue, mais la vie de cycle plus courts, si Li-ion ont été autorisés à dépasser la limite 4.20V/cell. A 4.35V, la capacité augmenterait de 10 à 15 pour cent, mais le nombre de cycle serait réduit de moitié. Plus critique que la capacité supplémentaire de sécurité est réduite, ce qui serait le résultat d'une tension de charge plus élevée.


Figure 4: Effets sur le cycle de vie à des tensions de charge élevée
Tensions de charge supérieur augmenter la capacité mais la vie et de cycle inférieur à compromettre la sécurité.
Source: Choi et al. (2002)



Chargeurs pour téléphones cellulaires, ordinateurs portables et appareils photo numériques amener la batterie Li-ion pour 4.20V/cell. Cela permet l'exécution maximum, et le consommateur veut rien de moins que l'utilisation optimale de la capacité de la batterie. L'industrie, d'autre part, est davantage concerné par la longévité et préfère seuils de tension inférieure. Les satellites et les véhicules électriques sont des exemples où la longévité est importante.
Nous avons peu d'informations par combien tensions de charge inférieure prolonger la vie de la batterie, ce qui dépend de nombreuses conditions, comme nous l'avons appris. Ce que nous savons, cependant, est la capacité. Lors d'une charge de 4.10V/cell, la batterie tient une capacité qui est d'environ 10 pour cent moins que d'aller tout le chemin à 4.20V/cell. En termes de longévité optimale, une limite de tension de charge de 3.92V/cell fonctionne mieux, mais la capacité serait faible. Outre la sélection des seuils de tension le plus adapté, il est aussi important que la batterie ne reste pas au stade de haute tension pour une longue période et est autorisé à déposer, après une charge complète a été atteinte.
Le seuil de tension de chargeurs commerciaux ne peuvent pas être changé, et ce qui en fait réglables aurait des avantages, surtout pour les ordinateurs portables comme un moyen de prolonger la vie de la batterie. Lorsque vous exécutez le mode AC prolongée, l'utilisateur de sélectionner la "longue vie" mode et de la batterie serait chargée à seulement, disons, 4.05V/cell. Ce serait avoir une capacité d'environ 80 pour cent. Avant de voyager à l'utilisateur appliquerait le mode "pleine charge" d'apporter la charge de 4.20V/cell. Cette charge de saturation devrait prendre environ une heure et permettrait de combler la batterie pour une capacité de 100 pour cent.
Réalisant l'accent sur la batterie, certains ordinateurs portables et les fabricants de téléphones cellulaires choisir une tension de fin de charge est inférieure à 4.20V/cell. Un pack compense légèrement plus grand pour le runtime réduite. Une autre option pour prolonger la vie de la batterie est retirer la batterie de l'ordinateur portable lorsqu'il fonctionne sur le réseau électrique. La Consumer Product Safety Commissionadvises le public de le faire par souci de surchauffe et causer un incendie. Retrait de la batterie a l'inconvénient de perdre le travail non enregistré sur la panne de courant.
L'accumulation de chaleur est toujours une préoccupation et le fonctionnement d'un ordinateur portable dans le lit ou sur un oreiller peut contribuer à en restreignant le flux d'air. Non seulement la contrainte thermique des composants électroniques, température élevée provoque les électrodes de la pile à réagir avec l'électrolyte et ce sera en permanence inférieure de la capacité. Placer un dirigeant ou un autre objet sous le portable pour accroître la garde au sol améliore la circulation d'air autour de l'enceinte et maintient le refroidisseur unité.
La question est souvent posée: Dois-je débrancher mon ordinateur portable à partir du réseau électrique lorsqu'il n'est pas utilisé? Dans des circonstances normales cela ne devrait pas être nécessaire car une fois que la batterie lithium-ion est pleine, un chargeur fonctionnant correctement cessera la charge et ne s'engagera quand la tension de la batterie tombe à un niveau faible. La plupart des utilisateurs ne retirez pas l'alimentation secteur, et j'aime à croire que cette pratique est sans danger.
Tout le monde veut garder la batterie aussi longtemps que possible et l'utiliser d'une manière qui est moins stressant. Ce n'est pas toujours faisable. Parfois nous avons besoin d'exécuter la batterie dans des environnements qui ne sont pas propices à la vie de service optimale. En tant que médecin ne peut pas prédire combien de temps une personne va vivre basée sur l'alimentation et l'activité seul, donc fait aussi la vie d'une batterie varie, et il peut toujours être écourtée par une panne inattendue. Les piles et les humains partagent la même volatilité.
Pour obtenir une meilleure compréhension de ce qui provoque la perte de capacité irréversible de batteries Li-ion, plusieurs laboratoires de recherche * sont la réalisation de tests médico-légales. Scientifique disséqués échoué piles à trouver les problèmes suspectés sur les électrodes. Examen d'une bande de 1,5 déroulé mètres de long (5 pieds) de ruban métallique recouvert d'oxyde révèle que les nanomatériaux finement structurés ont coarsened. D'autres études ont révélé que les ions lithium responsable chargé de navettes électriques entre les électrodes avaient diminué sur la cathode et l'avait définitivement réglé sur l'anode. Il en résulte la cathode ayant une concentration inférieure au lithium d'un nouvel exemple, un phénomène qui est irréversible. Connaissant la raison pour la perte de cette capacité pourrait permettre aux fabricants de batterie pour produire futures batteries à durée de vie plus longue.

Perte de puissance grâce à la protection de circuit

Outre le vieillissement commun, une batterie Li-ion peut aussi échouer à cause de dessous du prix normal. Cela se produit si un pack de batteries Li-ion est stocké dans un état déchargé. Auto-décharge diminue progressivement la tension de la batterie déchargée et déjà le circuit de protection coupe entre 2,20 et 2.90V/cell. Certains chargeurs de batterie et les analyseurs (y compris ceux de Cadex) fournissent une fonction de réveil, ou «boost», afin de redynamiser et de recharger ces apparemment morte batteries Li-ion.

* La recherche est effectuée par le Center for Automotive Research à l'Université Ohio State, en collaboration avec le Oak Ridge National Laboratory et l'Institut National de Technologie des normes.

    La date/heure actuelle est Lun 19 Nov 2018 - 22:49