इलेक्ट्रिक वाहनों, स्मार्टफोन और अन्य उपकरणों में लंबी बैटरी लाइफ की मांग के साथ, लिथियम बैटरी की साइकिल की दीर्घायु एक महत्वपूर्ण उपभोक्ता चिंता बन गई है। "3,000 चार्ज साइकिल" जैसे विपणन दावों के पीछे एक जटिल तकनीकी वास्तविकता छिपी है। यह लेख लिथियम बैटरी के जीवनकाल को प्रभावित करने वाले कारकों और उनके प्रदर्शन को अनुकूलित करने के तरीकों की पड़ताल करता है।
एक आम गलतफहमी "3,000 साइकिल" की व्याख्या इस प्रकार करती है कि बैटरी को 3,000 बार चार्ज किया जा सकता है। वास्तव में, यह पूर्ण चार्ज-डिस्चार्ज साइकिल को संदर्भित करता है। एक पूर्ण चक्र तब होता है जब बैटरी पूरी तरह से चार्ज होने से पूरी तरह से डिस्चार्ज होने और फिर से पूरी तरह से चार्ज होने तक जाती है। रिचार्ज करने से पहले हर दिन बैटरी की क्षमता का केवल आधा उपयोग करने पर एक पूर्ण चक्र के रूप में गिनने के लिए दो चार्जिंग सत्रों की आवश्यकता होगी।
उदाहरण के लिए, यदि एक लिथियम बैटरी दैनिक रूप से अपनी क्षमता का 50% उपयोग करती है, तो दो चार्जिंग सत्र एक पूर्ण चक्र का गठन करेंगे। इसलिए, एक एकल चक्र को पूरा करने के लिए कई चार्ज की आवश्यकता हो सकती है।
प्रत्येक पूर्ण चक्र बैटरी की क्षमता को थोड़ा कम कर देता है। इस प्राकृतिक क्षरण को रोका नहीं जा सकता है, हालांकि उच्च-गुणवत्ता वाली बैटरी आमतौर पर हजारों चक्रों के बाद मूल क्षमता का 80% से अधिक बरकरार रखती हैं। यह बताता है कि कई लिथियम-संचालित उपकरण वर्षों के उपयोग के बाद भी कार्यात्मक क्यों बने रहते हैं। अंततः, बैटरी प्रतिस्थापन आवश्यक हो जाता है।
निर्माता आमतौर पर स्थिर डिस्चार्ज गहराई (DOD) पर चक्र जीवन को मापते हैं। उदाहरण के लिए, 80% DOD पर, एक बैटरी 3,000 पूर्ण चक्र प्राप्त करने के लिए लगभग 3,750 आंशिक चार्ज पूरा कर सकती है। चर डिस्चार्ज पैटर्न के साथ वास्तविक दुनिया का उपयोग "3,000 साइकिल" के दावे को गारंटी के बजाय एक संदर्भ बनाता है।
लिथियम बैटरी का जीवनकाल साधारण चार्ज गणनाओं के बजाय पूर्ण चार्ज चक्रों से संबंधित है। गहरी डिस्चार्ज बैटरी को उथले डिस्चार्ज की तुलना में अधिक तनाव देती है। मध्यम-श्रेणी के चार्ज स्तरों को बनाए रखने से आम तौर पर बैटरी का जीवनकाल बढ़ता है।
उदाहरण के लिए, क्षमता Q वाली एक लिथियम आयरन फॉस्फेट (LiFePO4) बैटरी आमतौर पर 2,000-3,000 चक्रों तक चलती है, जिसका अर्थ है कि यह अपने जीवनकाल में कुल 2,000Q से 3,000Q ऊर्जा प्रदान कर सकती है। प्रति चक्र आधी क्षमता का उपयोग करने पर 4,000-6,000 चार्ज की अनुमति मिलती है; एक-तिहाई क्षमता का उपयोग करने पर 6,000-9,000 चार्ज की अनुमति मिलती है। चार्जिंग पैटर्न की परवाह किए बिना कुल ऊर्जा उत्पादन स्थिर रहता है।
तापमान लिथियम बैटरी की दीर्घायु को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। उच्च तापमान आंतरिक रासायनिक प्रतिक्रियाओं को तेज करते हैं, जिससे क्षमता का तेजी से नुकसान होता है। 30 डिग्री सेल्सियस से ऊपर लंबे समय तक संपर्क या 4.10V से अधिक सेल वोल्टेज उम्र बढ़ने को तेज करते हैं। पूरी तरह से चार्ज होने पर लगातार उच्च तापमान का संपर्क बार-बार चार्जिंग चक्रों की तुलना में अधिक हानिकारक साबित होता है।
35 डिग्री सेल्सियस से ऊपर लिथियम-आयन बैटरी का उपयोग करने से प्रगतिशील शक्ति में कमी और कम रनटाइम होता है। ऐसी परिस्थितियों में चार्ज करने से और भी अधिक नुकसान होता है। उच्च तापमान पर भंडारण भी बैटरी को नुकसान पहुंचाता है। सामान्य ऑपरेटिंग तापमान बनाए रखने से जीवनकाल अनुकूलित होता है।
इसके विपरीत, 4 डिग्री सेल्सियस से नीचे का तापमान भी बैटरी के जीवनकाल को कम कर देता है। कुछ पुरानी फोन बैटरी ठंडे मौसम में चार्ज नहीं हो पाती थीं। गर्मी से होने वाले नुकसान के विपरीत, तापमान सामान्य होने पर ठंड के प्रभाव अक्सर प्रतिवर्ती होते हैं।
विशेष लिथियम बैटरी व्यापक तापमान रेंज में काम कर सकती हैं, हालांकि आमतौर पर उच्च लागत पर।
लिथियम-आयन बैटरी अपनी उच्च ऊर्जा घनत्व, शक्ति प्रदर्शन और अपेक्षाकृत लंबे चक्र जीवन के कारण पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक्स और इलेक्ट्रिक वाहनों पर हावी हैं। जीवनकाल को अधिकतम करने के लिए:
सावधानीपूर्वक प्रबंधन और अनुकूलित उपयोग पैटर्न के माध्यम से, उपयोगकर्ता लिथियम बैटरी की सेवा जीवन को काफी बढ़ा सकते हैं, प्रतिस्थापन आवृत्ति और पर्यावरणीय प्रभाव को कम कर सकते हैं।
