วิธียืดอายุแบตเตอรี่ลิเธียม

การวิจัยแบตเตอรี่มุ่งเน้นไปที่แบตเตอรี่ที่ใช้ลิเธียมเป็นพื้นฐานมากจนใคร ๆ ก็จินตนาการได้ว่าอนาคตของแบตเตอรี่อยู่ในลิเธียมเท่านั้น มีเหตุผลที่ดีที่จะมองโลกในแง่ดีเนื่องจากลิเธียม-ไอออนนั้นเหนือกว่าเคมีอื่นๆ ในหลายๆ ด้าน การใช้งานกำลังเติบโตและกำลังรุกล้ำเข้าสู่ตลาดที่ก่อนหน้านี้ถูกยึดไว้อย่างแน่นหนาด้วยแบตเตอรี่ตะกั่วกรด และนิกเกิล-เมทัลไฮดราย เช่น แบตเตอรี่สำหรับการสแตนด์บายและแบตเตอรี่สำหรับเครื่องมือที่สามารถปรับระดับโหลด ดาวเทียมจำนวนมากปัจจุบันหันใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ Li-ion

เทคโนโลยีของแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนยังไม่นิ่ง และยังคงปรับปรุงอยู่ ปัจจุบันมีความก้าวหน้าที่โดดเด่นในด้านอายุใช้งานที่ยาวนานขึ้น และความปลอดภัยที่สูงขึ้น ในขณะที่ความจุเพิ่มขึ้นทีละน้อย ในวันนี้ Li-ion มีคุณสมบัติเป็นไปตามความคาดหวังของผู้บริโภคสำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าทั่วไป แต่สำหรับรถยนต์ไฟฟ้า (EV) จำเป็นต้องพัฒนาเพิ่มเติมก่อนที่แหล่งพลังงานนี้จะกลายเป็นบรรทัดฐานที่ยอมรับได้

อะไรเป็นสาเหตุทำให้แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนเสื่อมอายุ

แบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออนทำงานบนการเคลื่อนที่ของไอออนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ ตามทฤษฎีแล้วกลไกดังกล่าวควรใช้งานได้ตลอดไป แต่วงรอบการชาร์จและคายประจุสุด อุณหภูมิที่สูงขึ้น และอายุที่มากขึ้น แบตเตอรี่จะลดประสิทธิภาพลงเมื่อเวลาผ่านไป ผู้ผลิตใช้แนวทางอนุรักษ์นิยมและระบุอายุของ Li-ion ในเครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้านส่วนใหญ่ว่าอยู่ระหว่าง 300 ถึง 500 รอบการคายประจุและการชาร์จ

การประเมินอายุการใช้งานแบตเตอรี่ด้วยการนับวงรอบยังไม่ถูกต้องนัก เนื่องจากการคายประจุอาจแตกต่างกันในด้านของความลึกในการคายประจุ (Depth of Discharge, DoD) และไม่มีมาตรฐานที่กำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าอะไรคือ 1 วงรอบ ผู้ผลิตอุปกรณ์บางรายแนะนำให้เปลี่ยนแบตเตอรี่ตามวันที่ที่ระบุไว้แทนการนับวงรอบ แต่วิธีนี้ไม่คำนึงถึงการใช้งานที่แท้จริง แบตเตอรี่อาจจะเสียภายในเวลาที่กำหนดอันเนื่องมาจากการใช้งานหนักหรือสภาวะอุณหภูมิที่ไม่เอื้ออำนวย อย่างไรก็ตาม ชุดแบตเตอรี่ส่วนใหญ่มีอายุการใช้งานยาวนานกว่าที่ระบุไว้ ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่นั้นวัดจากค่าความจุ (Capacity) ซึ่งเป็นตัวบ่งชี้สุขภาพที่สำคัญ ส่วนความต้านทานภายใน (Internal resistance) และการคายประจุเอง (Self-discharge) ก็มีบทบาทเช่นกัน แต่สิ่งเหล่านี้มีความสำคัญน้อยกว่าในการคาดการณ์การสิ้นสุดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ Li-ion

รูปที่ 1 แสดงความจุลดลง (Capacity drop) ของแบตเตอรี่ Li-polymer จำนวน 11 ก้อนที่ทดสอบในห้องปฏิบัติการของบริษัท Cadex Electronics เซลล์แบบถุง (Pouch cell) ขนาดความจุ 1,500mAh สำหรับโทรศัพท์มือถือถูกชาร์จที่กระแส 1,500mA (1C) ถึง 4.20V/เซลล์ จากนั้นชาร์จให้อิ่มตัวที่ 0.05C (75mA) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการชาร์จแบตเตอรี่ให้เต็ม จากนั้นแบตเตอรี่จะถูกคายประจุ (Discharge) ที่ 1,500mA ถึงระดับแรงดัน 3.0V/เซลล์ การทดสอบนี้ทำซ้ำแบบเดิมอีกหลายๆรอบ การสูญเสียความจุของแบตเตอรี่ Li-ion นั้นเกิดขึ้นสม่ำเสมอตลอด 250 วงรอบ และแบตเตอรี่ทำงานได้ตามที่คาดไว้

รูปที่ 1: ความจุลดลงตามจำนวนวงรอบของการชาร์จและคายประจุสุด แบตเตอรี่ทั้งหมดเริ่มต้นที่ความจุ 88–94% และลดลงเหลือ 73–84% หลังจาก 250 รอบของการชาร์จและคายประจุสุด

แม้ว่าแบตเตอรี่ควรจะมีความจุ 100 เปอร์เซ็นต์ในช่วงปีแรกของการใช้งาน แต่ก็เป็นเรื่องปกติที่ความจุจะต่ำกว่าที่กำหนด อายุการเก็บรักษาอาจมีส่วนทำให้เกิดความสูญเสียนี้ได้ นอกจากนี้ ผู้ผลิตมักจะทำแบตเตอรี่ที่มีค่าความจุมากกว่าที่กำหนด มีผู้ใช้งานเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่จะทำการสุ่มตรวจและบ่นว่าแบตเตอรี่เหลือค่าความจุน้อย

คล้ายกันกับอุปกรณ์ทางเมคคานิคที่สึกหรอเร็วกว่าเมื่อใช้งานหนัก ความลึกของการคายประจุ (DoD) เป็นตัวกำหนดจำนวนวงรอบของแบตเตอรี่ ยิ่งการคายประจุน้อย (DoD ต่ำ) จะทำให้แบตเตอรี่มีอายุการใช้งานได้ยาวนานขึ้น หากเป็นไปได้ ควรหลีกเลี่ยงการคายประจุจนสุด และควรชาร์จแบตเตอรี่ให้บ่อยขึ้นระหว่างการใช้งาน การคายประจุบางส่วนสำหรับแบตเตอรี่ Li-ion นั้นเป็นสิ่งที่ควรทำ แบตเตอรี่ Li-ion ไม่มีปัญหาด้าน “memory effect” และแบตเตอรี่ชนิดนี้ไม่ต้องการการคายประจุจนสุดเป็นระยะๆเพื่อยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เหมือนกับแบตเตอรี่ชนิด Ni-MH แต่ก็อาจจะต้องการการสอบเทียบมาตรวัดระดับแบตเตอรี่เป็นระยะในแบตเตอรี่อัจฉริยะหรืออุปกรณ์อัจฉริยะ

ตารางต่อไปนี้แสดงการสูญเสียความจุที่เกี่ยวข้องกับความเครียดของลิเธียมไอออนที่ใช้โคบอลต์เป็นพื้นฐาน แรงดันไฟฟ้าของลิเธียมไอรอนฟอสเฟตและลิเธียมไททาเนตต่ำกว่าและไม่นำไปใช้กับการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าที่ให้มานี้

หมายเหตุ: ตารางที่ 2, 3 และ 4 ระบุถึงแนวโน้มอายุโดยทั่วไปของแบตเตอรี่ Li-ion ที่ใช้โคบอลต์เป็นพื้นฐานเกี่ยวกับความลึกของการคายประจุ อุณหภูมิ และระดับการชาร์จ ส่วนตารางที่ 6 จะพิจารณาเพิ่มเติมเกี่ยวกับการสูญเสียความจุเมื่อชาร์จและคายประจุภายในแบนด์วิดท์ที่กำหนด ตารางเหล่านี้ไม่ได้ระบุถึงการชาร์จแบบเร็วเป็นพิเศษและการคายประจุที่โหลดสูงซึ่งจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลง

ตารางที่ 2 ประมาณการจำนวนรอบการคายประจุ/การชาร์จที่ Li-ion สามารถส่งมอบได้ในระดับ DoD ต่างๆ ก่อนที่ความจุของแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ 70 เปอร์เซ็นต์

DoD นับการคายประจุจากระดับที่ชาร์จเต็มถึงระยะ state-of charge (SoC) ที่กำหนดในตาราง NMC*

ตารางที่2 : อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ตามฟังก์ชันของความลึกของการคายประจุ* การคายประจุและการชาร์จเพียงบางส่วนช่วยลดความเครียดและยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ อุณหภูมิที่สูงขึ้นและการใช้โหลดกระแสสูงก็ส่งผลต่ออายุการใช้งานเช่นกัน

หมายเหตุ: DoD 100% เป็นการใช้งานเต็ม ส่วน 10% นั้นเป็นการใช้งานน้อยมาก การใช้ DOD ในความลึกกลางๆจะมีช่วยยืดอายุแบตเตอรี่ให้ยาวที่สุด

* Lithium nickel manganese cobalt oxides (LiNiMnCoO2-NMC)

ลิเธียมไอออนเกิดความเครียดเมื่อสัมผัสกับความร้อน การเก็บรักษาเซลล์ที่แรงดันไฟฟ้าที่สูงก็เช่นกัน แบตเตอรี่ที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 30°C (86°F) ถือว่ามีอุณหภูมิสูง และสำหรับ Li-ion ส่วนใหญ่ แรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 4.10V/เซลล์จะถือว่าแรงดันไฟฟ้าสูงเช่นกัน การให้แบตเตอรี่สัมผัสกับอุณหภูมิสูงและอยู่ในสภาวะการชาร์จเต็มเป็นเวลานานๆ อาจสร้างความเครียดได้มากกว่าวงรอบการใช้งานปกติ ตารางที่ 3 แสดงการสูญเสียความจุตามฟังก์ชั่นของอุณหภูมิและ SoC

ตารางที่ 3: ความสามารถในการรักษาประจุโดยประมาณเมื่อเก็บรักษาแบตเตอรี่ Li-ion เป็นเวลาหนึ่งปีที่อุณหภูมิต่างๆและที่ระดับ SoC ที่แตกต่างกัน อุณหภูมิที่สูงขึ้นเร่งการสูญเสียความจุมากขึ้น

ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่จะชาร์จได้เต็มความจุที่ 4.20V/เซลล์ และทุกๆ การลดแรงดันไฟฟ้าของชาร์จเต็มลงมาที่ 0.10V/เซลล์ จะเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เป็นสองเท่า ตัวอย่างเช่น เซลล์ลิเธียมไอออนที่ชาร์จเต็มที่ 4.20V/เซลล์ มักจะมีวงรอบการใช้งานประมาณ 300–500 รอบ หากชาร์จเพียง 4.10V/เซลล์ อายุการใช้งานจะยาวนานขึ้นเป็น 600–1,000 รอบ หากชาร์จเพียง 4.0V/เซลล์ จะได้อายุการใช้งาน 1,200–2,000 รอบ และ 3.90V/เซลล์ จะให้อายุการใช้งานได้ยาวนานถึง 2,400–4,000 รอบ

แต่นั่นก็มีข้อเสีย หากชาร์จแรงดันสูงสุดที่ต่ำกว่าจะลดความจุของแบตเตอรี่ที่กักเก็บไว้ ทุกๆ การลดแรงดันสูงสุดในการชาร์จ 70mV จะลดความจุโดยรวมลง 10 เปอร์เซ็นต์ การชาร์จด้วยแรงดันสูงสุดที่ 4.20V/เซลล์เป็นครั้งคราวจะทำให้ได้ความจุเต็ม

ในแง่ของอายุการใช้งาน แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมคือ 3.92V/เซลล์ ผู้เชี่ยวชาญด้านแบตเตอรี่เชื่อว่าเกณฑ์นี้ช่วยขจัดความเครียดที่เกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าทั้งหมด การลดแรงดันไฟฟ้าต่ำไปกว่านี้อาจไม่ได้รับประโยชน์เพิ่มเติม แต่จะทำให้เกิดการสูญเสียอื่น ๆ ตารางที่ 4 สรุปความจุตามระดับของการชาร์จประจุ (ค่าทั้งหมดเป็นค่าโดยประมาณ เซลล์พลังงานที่มีเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าสูงกว่าอาจจะมีค่าที่แตกต่างไปจากนี้)

ตารางที่ 4: จำนวนรอบการคายประจุและค่าความจุของเซลล์แบตเตอรี่ตามระดับของแรงดันไฟฟ้า ทุกๆ 0.10V ที่ลดลงต่ำกว่า 4.20V/เซลล์ จะเพิ่มอายุการใช้งานเป็นสองเท่าแต่ได้ความจุในการใช้งานได้น้อยลง การเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 4.20V/เซลล์ จะทำให้อายุการใช้งานสั้นลง (ค่าอ้างอิงนี้ใช้กับการชาร์จ Li-ion ปกติที่ 4.20V/cell)

แนวทางปฏิบัติ: ทุกๆ แรงดันไฟชาร์จที่ลดลง 70mV จะลดความจุที่ใช้งานได้ประมาณ 10%

** ข้อมูลนี้เป็นข้อมูลของแบตเตอรี่ใหม่ที่มีความจุ 100% เมื่อชาร์จจนเต็ม

ผลการทดลอง: Chalmers University of Technology ประเทศสวีเดน รายงานว่าการใช้ระดับการชาร์จที่ 50% SOC จะเพิ่มอายุขัยของแบตเตอรี่ Li-ion ของรถยนต์ไฟฟ้าได้ 44–130%

ที่ชาร์จส่วนใหญ่สำหรับโทรศัพท์มือถือ แล็ปท็อป แท็บเล็ต และกล้องดิจิตอลจะชาร์จ Li-ion ถึง 4.20V/เซลล์ ซึ่งช่วยให้มีความจุสูงสุด เนื่องจากผู้บริโภคไม่ต้องการอะไรมากไปกว่าระยะเวลาการใช้งานที่ยาวนานที่สุด ในทางกลับกัน ภาคอุตสาหกรรมมีความกังวลเกี่ยวกับอายุขัยมากกว่าและอาจเลือกใช้เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่า ตัวอย่างดาวเทียมและรถยนต์ไฟฟ้า เป็นต้น

ด้วยเหตุผลด้านความปลอดภัย แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนมากต้องไม่เกิน 4.20V/เซลล์ (ยกเว้น NMC บางตัว) แม้ว่าแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าจะเพิ่มความจุ แต่แรงดันไฟฟ้าที่เกินนี้จะทำให้อายุการใช้งานสั้นลงและทำให้ความปลอดภัยลดลง รูปที่ 5 แสดงอายุการใช้งาน (จำนวนรอบ) ตามระดับของแรงดันไฟฟ้าที่เกินพิกัด ที่แรงดันไฟฟ้า 4.35V จำนวนรอบของ Li-ion ปกติจะลดลงครึ่งหนึ่ง

รูปที่ 5: ผลกระทบต่ออายุการใช้งานที่แรงดันไฟฟ้าสูงเกินไป แรงดันไฟชาร์จที่สูงกว่าจะเพิ่มความจุ แต่ลดอายุการใช้งานและลดความปลอดภัย

นอกจากการเลือกเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานที่กำหนดแล้ว Li-ion ปกติไม่ควรอยู่ที่เพดานแรงดันสูง 4.20V/เซลล์เป็นเวลานาน

รูปที่ 6 แสดงการทดสอบความเครียดแบบไดนามิก (DST) ที่สะท้อนถึงการสูญเสียความจุเมื่อทำการชาร์จและคายประจุ Li-ion ที่ระดับการชาร์จและการคายประจุต่างๆกัน การสูญเสียความจุที่มากที่สุดเกิดขึ้นเมื่อคายประจุ Li-ion ที่ชาร์จจนเต็มถึง 25% SoC (สีดำ) การสูญเสียจะสูงขึ้นหากคายประจุจนสุด การใช้งานระหว่าง 85 ถึง 25 เปอร์เซ็นต์ (สีเขียว) ให้อายุการใช้งานยาวนานกว่าการชาร์จถึง 100 เปอร์เซ็นต์และคายประจุถึง 50 เปอร์เซ็นต์ (สีน้ำเงินเข้ม) การสูญเสียความจุที่น้อยที่สุดนั้นอยู่ที่ระดับการชาร์จ Li-ion ถึง 75 เปอร์เซ็นต์และคายประจุถึงระดับ 65 เปอร์เซ็นต์ อย่างไรก็ตามวิธีนี้จะใช้แบตเตอรี่ได้ไม่เต็มประสิทธิภาพ แรงดันไฟฟ้าสูงและการสัมผัสกับอุณหภูมิสูงจะทำให้แบตเตอรี่เสื่อมเร็วกว่าการใช้งานในสภาวะปกติ (กรณี Nissan Leaf)

รูปที่ 6: การสูญเสียความจุตามระดับของแบนด์วิดท์ในการชาร์จและคายประจุ* การชาร์จและการคายประจุ Li-ion บางส่วน จะช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่ แต่ลดเวลาการใช้งานได้ลง

กรณีที่ 1: SoC 75–65% มีอายุการใช้งานยาวนานที่สุด แต่ให้พลังงานเพียง 90,000 หน่วยพลังงาน (EU) ใช้แบตเตอรี่ได้เพียงแค่ 10% ของความจุ

กรณีที่ 2: 75–25% SoC ที่ 3,000 วงรอบ (ความจุลดลงมาอยู่ระดับ 90%) และส่งมอบพลังงาน 150,000 EU ใช้แบตเตอรี่ 50% ของความจุ (แบตเตอรี่ใหม่ของรถ EV)

กรณีที่ 3: 85–25% SoC ที่ 2,000 วงรอบ ส่งมอบพลังงาน 120,000 EU ใช้แบตเตอรี่ 60% ของความจุ

กรณีที่ 4: 100–25% SoC; ใช้งานได้ยาวนานโดยใช้แบตเตอรี่ 75% ของความจุ แบตเตอรี่จะมีอายุขัยสั้น (โทรศัพท์มือถือ โดรน ฯลฯ)

* มีความคลาดเคลื่อนระหว่างตารางที่ 2 และรูปที่ 6 ในการนับรอบ ไม่มีคำอธิบายที่ชัดเจนนอกเหนือจากการสมมติความแตกต่างในคุณภาพแบตเตอรี่และวิธีการทดสอบ ความแปรปรวนระหว่างแบตเตอรี่เกรดสำหรับผู้บริโภคและเกรดอุตสาหกรรมอาจมีบทบาทเช่นกัน การกักเก็บความจุจะลดลงอย่างรวดเร็วที่อุณหภูมิสูงขึ้นกว่าที่20ºC

แบตเตอรี่ที่ชาร์จเต็มเท่านั้นที่ให้พลังงานตามที่ระบุไว้ เซลล์พลังงานรุ่นใหม่จะให้พลังงานอยู่ที่ประมาณ 250Wh/kg แต่อายุการใช้งานอาจจะลดลง หากต้องการยืดอายุแบตเตอรี่ ควรใช้งานในช่วงแบนด์วิท 85-25 %ซึ่งลดพลังงานลงเหลือ 60 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเท่ากับการปรับความหนาแน่นของพลังงานจำเพาะจาก 250Wh/kg เป็น 150Wh/kg โทรศัพท์มือถือเป็นสินค้าอุปโภคที่ใช้พลังงานแบตเตอรี่เต็มที่ แต่อุปกรณ์อุตสาหกรรม เช่น รถ EV มักจะจำกัดการชาร์จไว้ที่ 85% และคายประจุไว้ที่ 25% หรือใช้พลังงานเพียง 60% เพื่อยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

การเพิ่มความลึกของการคายประจุยังเพิ่มความต้านทานภายในของเซลล์ Li-ion รูปที่ 7 แสดงการเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายในอย่างรวดเร็วที่ความลึกของการคายประจุ 61 เปอร์เซ็นต์ที่วัดด้วยวิธีวัดความต้านทานด้วยไฟฟ้ากระแสตรง ความต้านทานภายในที่เพิ่มขึ้นนี้จะอยู่อย่างถาวร

รูปที่ 7: ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเพิ่มความลึกของการคายประจุของ Li-ion

หมายเหตุ: วิธี DC ให้การอ่านค่าความต้านทานภายในที่แตกต่างจากวิธี AC (กรอบสีเขียว) เพื่อผลลัพธ์ที่ดีที่สุดในรูปใช้วิธี DC เพื่อคำนวณความต้านทานภายใน

รูปที่ 8 นำข้อมูลข้อจากรูปที่ 6 มาคาดการณ์อายุใช้งานของ Li-ion โดยใช้โปรแกรมการประมาณค่าที่ถือว่าความจุของแบตเตอรี่ลดลงเป็นส้นตรงตามจำนวนวงรอบการใช้งาน หากการคาดการณ์นี้เป็นจริง แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้งานในช่วง 75%–25% SoC (สีน้ำเงิน) จะสูญเสียความจุลงเหลือความจุ 74% หลังจาก 14,000 วงรอบการใช้งาน หากแบตเตอรี่นี้ถูกชาร์จที่ 85% โดยมีความลึกในการคายประจุเท่ากัน (สีเขียว) ความจุจะลดลงเหลือ 64% ที่ 14,000 รอบการใช้งาน และหากชาร์จเต็ม 100% แล้วคายประจุด้วย DoD เดียวกัน (สีดำ) ความจุจะลดลงเหลือ 48% ที่ 14,000 รอบการใช้งาน ด้วยเหตุผลที่ไม่ทราบสาเหตุ อายุการใช้งานจริงของแบตเตอรี่ในชีวิตจริงมักจะต่ำกว่าในแบบจำลอง

รูปที่ 8: การสร้างแบบจำลองการคาดการณ์อายุการใช้งานแบตเตอรี่โดยการอนุมาน แบตเตอรี่ Li-ion จะถูกชาร์จที่ระดับ SoC ที่แตกต่างกันสามระดับและจำลองอายุใช้งาน การจำกัดช่วงการชาร์จจะช่วยยืดอายุแบตเตอรี่แต่จ่ายพลังงานได้น้อยลง ซึ่งสะท้อนถึงน้ำหนักที่เพิ่มขึ้นและต้นทุนเริ่มต้นที่สูงขึ้น

ผู้ผลิตแบตเตอรี่มักจะระบุอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ด้วยระยะ 80% DoD วิธีนี้ใช้ได้จริงเพราะแบตเตอรี่ควรเหลือความจุสำรองไว้บ้างก่อนชาร์จภายใต้การใช้งานปกติ

จำนวนวงรอบการใช้งานแบบ DST (การทดสอบความเครียดแบบไดนามิก) จะแตกต่างกันไปตามประเภทแบตเตอรี่ เวลาในการชาร์จ โหลดใช้งาน และอุณหภูมิในการทำงาน การทดสอบในห้องปฏิบัติการมักจะได้ตัวเลขที่ไม่สามารถทำได้ในภาคสนาม

ผู้ใช้สามารถทำอะไรได้บ้าง?

สภาวะแวดล้อมไม่ใช่ตัวการเพียงลำพังที่มีผลอายุขัยของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน สถานการณ์ที่เลวร้ายที่สุดคือการรักษาแบตเตอรี่ที่ชาร์จจนเต็มไว้ที่อุณหภูมิสูง ชุดแบตเตอรี่ไม่ตายอย่างกะทันหัน แต่รันไทม์จะค่อยๆ สั้นลงเมื่อความจุลดลง

แรงดันไฟที่ต่ำลงช่วยยืดอายุแบตเตอรี่ ซึ่งรถยนต์ไฟฟ้าและดาวเทียมก็ใช้ประโยชน์จากวิธีการนี้ ส่วนอุปกรณ์ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคก็สามารถใช้วิธีการนี้ได้

แบตเตอรี่แล็ปท็อปสามารถยืดอายุได้โดยการลดแรงดันไฟชาร์จเต็มเมื่อเชื่อมต่อกับสายชาร์จไฟฟ้ากระแสสลับ เพื่อให้ง่ายกับผู้ใช้ อุปกรณ์ชาร์จควรมีโหมด "อายุการใช้งานยาวนาน" ที่ทำให้แรงดันไฟฟ้าสูงสุดของแบตเตอรี่อยู่ที่ 4.05V/เซลล์ และมี SoC ประมาณ 80 เปอร์เซ็นต์ และอาจมีโหมด “เต็มความจุ” เพื่อให้สามารถทำการชาร์จไปที่ 4.20V/เซลล์ ได้เมื่อต้องการความจุเต็ม 100 ในบางครั้งที่จำเป็น

สำหรับคำถามที่ว่า “ควรถอดแล็ปท็อปออกจากสายชาร์จเมื่อไม่ใช้งานหรือไม่” ในสถานการณ์ปกติ ไม่จำเป็นเพราะการชาร์จจะหยุดลงเมื่อแบตเตอรี่ Li-ion เต็ม การเติมประจุที่ลดลงจะทำเฉพาะเมื่อแรงดันไฟของแบตเตอรี่ลดลงถึงระดับหนึ่งเท่านั้น

แล็ปท็อปสมัยใหม่มีปัญหาด้านความร้อนน้อยกว่ารุ่นเก่าและมีรายงานการเกิดไฟลุกไห้มน้อยกว่า ควรรักษาการไหลเวียนของการระบายอากาศให้ปราศจากสิ่งกีดขวางเมื่อใช้อุปกรณ์ไฟฟ้าบนเตียงหรือหมอน แล็ปท็อปที่มีการระบายความร้อนดีจะช่วยยืดอายุแบตเตอรี่และปกป้องส่วนประกอบภายใน

เซลล์พลังงาน ซึ่งอยู่ในเครื่องใช้ไฟฟ้าส่วนใหญ่ ควรชาร์จที่อัตรา 1C หรือน้อยกว่า ควรหลีกเลี่ยงสิ่งที่เรียกว่าที่ชาร์จแบบเร็วพิเศษ (Ultra-fast chargers) ซึ่งอ้างว่าสามารถชาร์จ Li-ion ให้เต็มได้ภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งชั่วโมง

เอกสารอ้างอิง

[1] Battery University, [Online]. Available: www.batteryuniversity.com

---

AEC Hybrid Plus ให้บริการตรวจเช็คแบตเตอรี่ไฮบริด (Hybrid battery testing) ซ่อมแบตเตอรี่ไฮบริด (Hybrid battery repair) ฟื้นฟูสภาพแบตเตอรี่ (Hybrid battery reconditioning) และเปลี่ยนชุดแบตเตอรี่ไฮบริด(Hybrid battery rebuild/replacement) ด้วยเครื่องมือที่ทันสมัย อะไหล่ที่มีคุณภาพและทีมงานที่เชี่ยวชาญ พร้อมใบรับประกัน