बैटरी ख़राब होने के कारण

संदर्भ लेखपीवी पत्रिका

बैटरी की विस्तृत विविधता के बीच, प्रत्येक सेल प्रकार और डिवाइस की उप-प्रजाति में उपयोग और अन्य कारकों से प्रभावित होकर, ख़राब होने की अद्वितीय संभावना होती है। कुछ कोशिकाएँ कम तापमान पर पनपती हैं, जबकि अन्य उच्च धाराओं पर उत्कृष्टता प्राप्त करती हैं। हालाँकि, ऐसी विशेषज्ञता की अक्सर कीमत चुकानी पड़ती है।

बैटरी की उम्र बढ़ना या तो समय से संबंधित है (कैलेंडर या "कैलेंडरिक" उम्र बढ़ने के मामलों में) या उपयोग से, चार्जिंग और डिस्चार्जिंग "चक्रीय" उम्र बढ़ने का प्रतिनिधित्व करती है।

उम्र बढ़ने के दोनों रूप क्षमता और दक्षता को कम करने और आंतरिक प्रतिरोध को बढ़ाने में योगदान करते हैं क्योंकि आयन अच्छे पक्ष-प्रतिक्रियाओं में फंस जाते हैं। ये प्रतिक्रियाएँ विभिन्न "प्रभावकारी कारकों" द्वारा संचालित होती हैं। आमतौर पर, आयन कोशिका में अन्य सामग्रियों के साथ अपरिवर्तनीय रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, निष्क्रिय अवशेष बनाते हैं और ऊर्जा परिवहन के लिए उनके उपयोग को रोकते हैं।

सामान्य प्रभावित करने वाले कारक - जिनका प्रभाव सेल प्रकार के अनुसार भिन्न होता है - इसमें बैटरी सेल का तापमान शामिल है; डिवाइस स्टेट-ऑफ़-चार्ज (एसओसी); और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान उपयोग किया जाने वाला करंट या पावर। चार्ज की स्थिति के संबंध में - बैटरी में चार्ज या ऊर्जा की मात्रा - जब बैटरी उपयोग में नहीं होती है तो निष्क्रिय एसओसी मायने रखता है और एसओसी विंडो (वह सीमा जिसमें साइकिल चलाना होता है) तब प्रासंगिक होती है जब कोई उपकरण चल रहा हो।

यांत्रिक तनाव, जैसे कंपन और दबाव, बैटरी खराब होने में एक और प्रभावशाली कारक है लेकिन हम अभी उपरोक्त तीन कारकों पर ध्यान केंद्रित करेंगे।

तापमान

बैटरी जीवन में तापमान एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। अधिकांश कोशिका रसायन विज्ञान को 20 डिग्री सेल्सियस से नीचे, कम तापमान पर भंडारण और निष्क्रिय रहने से लाभ होता है, क्योंकि इससे प्रतिकूल प्रतिक्रियाओं की संभावना कम होकर कैलेंडर की उम्र बढ़ने की गति धीमी हो जाती है। उच्च तापमान पर निष्क्रिय रहने से क्षरण दर में काफी वृद्धि हो सकती है।

इसके विपरीत, अधिकांश सेल प्रौद्योगिकी कम तापमान वाले संचालन के प्रति बहुत संवेदनशील है, जिससे दुविधा पैदा होती है। 30 सी से 40 सी से अधिक इष्टतम से कम होने के कारण, अधिकांश रसायन शास्त्र के लिए बैटरी सेल संचालन के लिए उपयुक्त स्थान लगभग 15 सी से 25 सी है। नई निकेल-मैंगनीज-कोबाल्ट (एनएमसी) आधारित बैटरियां कम तापमान चार्जिंग के प्रति बहुत संवेदनशील हैं और 10 सी से कम पर चार्ज करने पर खतरनाक दोष हो सकते हैं। बाईं ओर के ग्राफ में, एक ही प्रकार की तीन उच्च गुणवत्ता वाली एनएमसी कोशिकाएं दिखाई जा रही हैं। ऑपरेटिंग तापमान को 25 डिग्री सेल्सियस (नारंगी रेखा) से 15 डिग्री सेल्सियस (बैंगनी रेखा) तक 10 डिग्री कम करने से गिरावट की दर में थोड़ा सुधार होता है। हालाँकि, 10 C नीचे (नीली रेखा) जाने पर, बैटरी लगभग तुरंत खराब हो जाएगी।

लिथियम चढ़ाना

लिथियम-आयन (ली-आयन) बैटरियां आम तौर पर सुरक्षित होती हैं लेकिन कुछ शर्तों के तहत - ठंडे तापमान में, उच्च धारा के तहत, या पहले से ही अच्छी तरह से भरे हुए होस्ट इलेक्ट्रोड के साथ - वे लिथियम चढ़ाना का अनुभव कर सकते हैं। उपरोक्त उदाहरण कम तापमान पर प्लेटिंग के प्रभाव को दर्शाता है। प्लेटिंग अवशेषों का एक रूप है जो तब होता है जब लिथियम आयन बैटरी कोशिकाओं के अंदर धातु जमा करते हैं। समय के साथ, यह प्रक्रिया जमा हो सकती है और अंततः आंतरिक शॉर्ट सर्किट का कारण बन सकती है जो थर्मल भगोड़ा को ट्रिगर कर सकती है - गर्मी और गैसों की तीव्र और खतरनाक रिहाई।

समाज

चार्ज की स्थिति का बैटरी जीवनकाल पर काफी प्रभाव पड़ता है। गैर-उपयोग के दौरान निष्क्रिय एसओसी (जो कैलेंड्रिक उम्र बढ़ने से संबंधित है), और ऑपरेशन के दौरान एसओसी रेंज या विंडो (चक्रीय उम्र बढ़ने) दोनों ही मायने रखते हैं। निम्नलिखित उदाहरण दो समान एनएमसी कोशिकाओं को दिखाता है।

नीचे दिया गया ग्राफ़ उच्च-गुणवत्ता वाले एनएमसी कोशिकाओं के दो लगभग समान उपयोग के मामलों के क्षरण विकास को दर्शाता है।

दोनों ही लगभग 50% बैटरी का उपयोग करते हैं, और पहला उपयोग केस (नीली रेखा) एसओसी के ऊपरी आधे हिस्से में ऐसा करता है, पूरी तरह से चार्ज होने लगता है और फिर से पूरी तरह चार्ज होने से पहले 50% तक गिर जाता है। दूसरा उपयोग मामला (नारंगी रंग में) 50% चार्ज से शुरू होता है और लगभग खाली समाप्त होता है। जैसा कि ग्राफ़ दिखाते हैं, गिरावट पर प्रभाव अविश्वसनीय है: नारंगी बैटरी नीली बैटरी की तुलना में दो गुना से तीन गुना अधिक समय तक जीवित रहेगी, जिससे स्वामित्व की कुल लागत आधे से अधिक कम हो जाएगी।

इस बात पर जोर दिया जाना चाहिए, हालाँकि, यह एक विशेष सेल प्रकार का उदाहरण है और अन्य उपकरण और सेल पूरी तरह से अलग व्यवहार कर सकते हैं। एक सामान्य नियम के रूप में, 90% से ऊपर और 10% से कम एसओसी से बचने से आम तौर पर बैटरी जीवन बढ़ जाता है, लेकिन कुछ अपवाद भी हैं।