পোর্টেবল রিচার্জেবল ব্যাটারির আয়ু সর্বাধিককরণ

লিথিয়াম-আয়ন ক্ষয় কীভাবে পোর্টেবল রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারির আয়ু প্রভাবিত করে

ইলেকট্রোকেমিক্যাল বার্ধক্য: SEI বৃদ্ধি এবং লিথিয়াম ইনভেন্টরি ক্ষতি

লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির ক্ষয়ক্ষতি ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল এজিং-এর কারণে অণুবীক্ষণ স্তরে শুরু হয়। এখানে যা গুরুত্বপূর্ণ তা হল সলিড ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেস বা SEI স্তর, যা সময়ের সাথে অ্যানোডে গঠিত হয়। যতবার আমরা আমাদের ডিভাইসগুলি চার্জ করি, এই আস্তরণটি তত বেশি ঘন হয়ে ওঠে। এটি সক্রিয় লিথিয়াম আয়নগুলিকে ধীরে ধীরে নষ্ট করে দেয় এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধও বাড়িয়ে তোলে। ফলাফল? মোট ক্ষমতা কমে যাওয়া এবং স্মার্টফোন বা ল্যাপটপের মতো জিনিসের জন্য আমাদের সবচেয়ে বেশি প্রয়োজন হওয়া মুহূর্তে ক্ষমতা প্রদানের দুর্বলতা। অন্যান্য সমস্যাও রয়েছে। যেমন লিথিয়াম প্লেটিং, যেখানে সঠিক রাসায়নিক বিক্রিয়ার পরিবর্তে ধাতব আস্তরণ তৈরি হয়, এবং ইলেক্ট্রোলাইট বিয়োজন যা আরও বেশি লিথিয়াম নষ্ট করে। 2021 সালে The Electrochemical Society-এর জার্নালে প্রকাশিত গবেষণা অনুসারে, প্রায় 500টি চার্জ চক্রের পরে, বেশিরভাগ ব্যাটারি তাদের মূল ক্ষমতার প্রায় 20% হারায়। এবং চার্জ হওয়ার সময় পুনঃপুন প্রসারিত ও সঙ্কুচিত হওয়ার কারণে ইলেকট্রোড উপকরণগুলিতে যে সূক্ষ্ম ফাটল তৈরি হয় তা ভুলবেন না। এই ফাটলগুলি সবকিছুকে আরও দ্রুত খারাপ করে তোলে। লিথিয়াম আয়ন প্রযুক্তিকে পুরানো ব্যাটারি ধরন থেকে আলাদা করে তোলে এটি যে, এই সমস্ত ক্ষয়ক্ষতি তখনও ঘটে যখন ব্যাটারিটি ব্যাটারি আমাদের পকেট বা আলমারিতে অব্যবহৃত অবস্থায় পড়ে থাকে। এই আধুনিক শক্তির উৎসগুলি মৌলিকভাবে ঠিক এমনই কাজ করে।

চার্জ ডিসচার্জের গভীরতা (DoD) এবং চক্র আয়ু: পোর্টেবল ডিভাইসগুলির জন্য DOE-এর আনুভাবিক তথ্য কী প্রকাশ করে

পোর্টেবল ইলেকট্রনিক্সে ব্যাটারি কতক্ষণ টিকবে তা নির্ভর করে আমরা কতটা গভীরভাবে ব্যাটারি ডিসচার্জ করি তার উপর। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের শক্তি দপ্তরের গবেষণা অনুযায়ী, ডিসচার্জকে অল্প রাখা খুবই গুরুত্বপূর্ণ। প্রায় 30% ডিসচার্জ গভীরতায় ব্যবহৃত লিথিয়াম ব্যাটারি সাধারণত 3,000 থেকে 5,000 চার্জ চক্র পর্যন্ত টিকে, যা নিয়মিত 80% পর্যন্ত ড্রেন হওয়া ব্যাটারির চেয়ে প্রায় তিন গুণ বেশি। যখন আমরা ব্যাটারিকে অতিরিক্ত চাপে ফেলি, তখন এসইআই স্তরটি দ্রুত বাড়ে, এছাড়াও একটি বিপজ্জনক ঘটনা ঘটে যাকে লিথিয়াম প্লেটিং বলা হয়, বিশেষ করে যখন তাপমাত্রা বাড়ে। এই ধরনের অপব্যবহার ব্যাটারির ক্ষয়কে স্বাভাবিকের চেয়ে প্রায় 40% দ্রুত করে তুলতে পারে। পাওয়ার ব্যাংক বা নির্ভরযোগ্য কর্মক্ষমতা প্রয়োজন এমন চিকিৎসা সরঞ্জামের মতো দৈনন্দিন গ্যাজেটের ক্ষেত্রে, প্রায় 50% ডিসচার্জ গভীরতা বজায় রাখলে প্রায় 18 থেকে 24 মাস অতিরিক্ত সেবা জীবন পাওয়া যায়। ব্যাটারি নির্মাতারা সাধারণত খালি থেকে পূর্ণ পর্যন্ত যাওয়ার পরিবর্তে অধিকাংশ সময় 20% থেকে 80% এর মধ্যে চার্জ লেভেল রাখার পরামর্শ দেন। এই পদ্ধতিতে মোটামুটি প্রায় 40% বেশি ব্যবহারযোগ্য চক্র পাওয়া যায়, তাই অনেক ডিভাইস নির্মাতা এখন ব্যাটারি জীবন বাড়ানোর একটি বুদ্ধিমান উপায় হিসাবে আংশিক চক্রাকারে তাদের পণ্যগুলি ডিজাইন করে।

সর্বোচ্চ পোর্টেবল রিচার্জযোগ্য লিথিয়াম ব্যাটারি আয়ু নিশ্চিত করতে তাপমাত্রা ব্যবস্থাপনা

আদর্শ তাপমাত্রা সীমা: কেন 15–25°C লিথিয়াম প্লেটিং বা তাপীয় চাপ এড়াতে অবক্ষয়কে কমিয়ে রাখে

পোর্টেবল রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারি 15 থেকে 25 ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রার মধ্যে রাখলে সবচেয়ে ভালোভাবে কাজ করে। এই আদর্শ তাপমাত্রার পরিসরে থাকলে কঠিন ইলেকট্রোলাইট ইন্টারফেজ (SEI) স্তরের বৃদ্ধি উল্লেখযোগ্যভাবে কমে যায় এবং সময়ের সাথে সাথে লিথিয়াম উপাদানের ক্ষতি কম হয়। এর ফলে ব্যাটারির আয়ু বাড়ে এবং নিরাপত্তাও অক্ষুণ্ণ থাকে। যদি বাইরের তাপমাত্রা খুব কম থাকার সময় এই ব্যাটারিগুলি চার্জ করা হয়, তবে আয়নগুলি ইলেকট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে ধীরে চলার কারণে লিথিয়াম প্লেটিং ঘটতে পারে। এটি ব্যাটারির ভিতরে ডেনড্রাইট নামে বিপজ্জনক সূঁচের মতো গঠন তৈরি করে। অন্যদিকে, উচ্চ তাপমাত্রায় চার্জ করা ইলেকট্রোলাইট দ্রবণকে ভাঙতে সহায়ক বিভিন্ন ধরনের রাসায়নিক বিক্রিয়াকে ত্বরান্বিত করে এবং ব্যাটারিকে তড়িৎ প্রবাহের বিরুদ্ধে বেশি রোধ করতে সাহায্য করে। যারা চান যে তাদের ডিভাইসগুলি বছরের পর বছর ভালোভাবে কাজ করুক, তাদের জন্য স্থিতিশীল তাপমাত্রায় ব্যাটারি সংরক্ষণ করা এই ধরনের সমস্যা এড়াতে এবং সময়ের সাথে সাথে ভালো কর্মদক্ষতা বজায় রাখতে বড় পার্থক্য তৈরি করে।

বাস্তব প্রভাব: 20°C-এর তুলনায় 35°C তাপমাত্রায় 40% আয়ু হ্রাস — ল্যাপটপ, পাওয়ার ব্যাংক এবং মেডিকেল পোর্টেবলগুলির জন্য এর প্রভাব

যখন ব্যাটারি উচ্চ তাপমাত্রায় কাজ করে বা নিষ্ক্রিয় থাকে, তখন সময়ের সাথে সাথে এর কর্মক্ষমতার উপর লক্ষণীয় প্রভাব পড়ে। গবেষণায় দেখা গেছে যে 20°C এর পরিবর্তে মাত্র 35°C তাপমাত্রায় ব্যাটারির আয়ু প্রায় 40% কমে যায়। এটি ঘটে কারণ ভেতরের রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলি ত্বরান্বিত হয়, যা SEI স্তর গঠন এবং ইলেক্ট্রোলাইট বিয়োজনের মতো ঘটনাগুলি ঘটায়। ল্যাপটপ ব্যবহারকারীদের উষ্ণ পরিবেশে কাজ করার সময় এটি লক্ষ্য করা যেতে পারে - চার্জের মধ্যে তাদের মেশিনগুলি আগের মতো দীর্ঘস্থায়ী হয় না এবং আশা করা অপেক্ষা দ্রুত ক্ষমতা হারায়। গ্রীষ্মকালীন দিনগুলিতে পার্ক করা গাড়িতে ভুলে যাওয়া পাওয়ার ব্যাঙ্কগুলির ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। এগুলি স্থায়ীভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়, যা পরবর্তীতে এগুলিকে অবিশ্বস্ত করে তোলে। পোর্টেবল রোগী মনিটরের মতো চিকিৎসা যন্ত্রগুলির জন্য, তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ একান্ত প্রয়োজনীয়। উপযুক্ত তাপ নিয়ন্ত্রণ ছাড়া, এই যন্ত্রগুলি সঠিকভাবে কাজ করবে না এবং এমনকি ঝুঁকিও তৈরি করতে পারে। নিষ্ক্রিয় শীতলকরণ ব্যবস্থা যোগ করা বা যতটা সম্ভব সরাসরি সূর্যালোক থেকে ডিভাইসগুলি দূরে রাখা ইত্যাদি উপায়গুলি এই সমস্যাগুলি কমাতে সাহায্য করতে পারে, তবে বেশিরভাগ মানুষের কেবল তাদের ইলেকট্রনিক্সগুলি কোথায় এবং কীভাবে সংরক্ষণ করা হচ্ছে তা সম্পর্কে আরও সচেতন হওয়া দরকার।

পোর্টেবল রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারির আয়ু বাড়ানোর জন্য চার্জের স্মার্ট স্টেট অফ চার্জ অনুশীলন

20–80% SOC নিয়ম: ভোল্টেজ চাপ, ক্যাথোডের স্থিতিশীলতা এবং বাস্তব জীবনের আয়ু বৃদ্ধি

লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির চার্জ প্রায় 20% থেকে 80% এর মধ্যে রাখলে তড়িৎ-রাসায়নিক চাপ কমে যায় এবং ব্যাটারির আয়ু মোটামুটি বেড়ে যায়। যখন কোষগুলি প্রতি কোষ প্রায় 4.1 ভোল্টের বেশি উচ্চ ভোল্টেজ পৌঁছায়, তখন ক্যাথোড উপকরণগুলিতে সমস্যা শুরু হয় কারণ তারা কাঠামোগতভাবে ক্ষয় হয় এবং তড়িৎদ্বারটি জারিত হয়। অন্যদিকে, ব্যাটারির চার্জ 20% এর নিচে খুব কমে যাওয়া অস্থিতিশীল অ্যানোড এবং অপরিবর্তনীয় লিথিয়াম প্লেটিং নামক কিছুর জন্য ঝুঁকি তৈরি করে। এই দুটি পরিস্থিতি থেকে দূরে থাকা মানে হল 20 থেকে 80% চার্জিং পরিসর আসলে SEI স্তরের গঠনকে ধীর করে দেয় এবং ইলেকট্রোডগুলিকে দীর্ঘ সময় ধরে অক্ষত রাখে। বাস্তব পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এই আংশিক চার্জিং পদ্ধতি মেনে চলা ডিভাইসগুলি নিয়মিত খালি থেকে সম্পূর্ণ পূর্ণ পর্যন্ত চার্জ করা গ্যাজেটগুলির তুলনায় প্রায় 30% বেশি সময় টিকে থাকে।

আধুনিক পোর্টেবল রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারির ক্ষেত্রে 'সম্পূর্ণ ড্রেন' কেন ক্ষতিকর — পুরনো NiCd পৌরাণিক কাহিনী খণ্ডন

নিকেল ক্যাডমিয়াম ব্যাটারির আগে মেমোরি সমস্যা এড়াতে সম্পূর্ণ ডিসচার্জ করার প্রয়োজন হত, কিন্তু লিথিয়াম আয়ন প্রযুক্তির সাথে এখন বিষয়গুলি ভিন্নভাবে কাজ করে। শূন্য শতাংশ পর্যন্ত নামা এই ব্যাটারিগুলির ক্ষতি করে দীর্ঘমেয়াদে। মানুষ যখন তাদের ধারাবাহিকভাবে সম্পূর্ণ ড্রেন করে রাখে, দুটি প্রধান সমস্যা ঘটে—তামা দ্রবীভূত হতে শুরু করে এবং অ্যানোডে ফাটল ধরে। প্রায় 500 চার্জ চক্রের পরে কী হয় তা লক্ষ্য করুন: যে ব্যাটারিগুলি প্রতিবার খালি হয়ে যায় তারা 20% এর উপরে রাখা ব্যাটারির তুলনায় প্রায় 25% বেশি ক্ষমতা হারায়। এবং আরও একটি ঝামেলা আছে। গভীর ডিসচার্জ ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমে অন্ডারভোল্টেজ লকআউট নামে কিছু ঘটাতে পারে, এবং একবার যখন তা ঘটে যায়, কখনও কখনও ব্যাটারি চিরতরে কাজ করা বন্ধ করে দেয়। এজন্যই আংশিক ডিসচার্জ এতটা গুরুত্বপূর্ণ—এগুলি কেবল ঠিক আছে তাই নয়, ব্যাটারির দীর্ঘমেয়াদী ব্যবহারের জন্য এগুলি আসলে খুব গুরুত্বপূর্ণ।

চার্জিং কৌশলের আপস: দ্রুত চার্জিং বনাম পোর্টেবল রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারির টেকসইতা

দ্রুত চার্জিং অবশ্যই জীবনকে সহজ করে তোলে, কিন্তু এটির একটি খরচ রয়েছে। উৎপন্ন তাপ এবং লিথিয়াম প্লেটিং নামক কিছুর কারণে এই প্রক্রিয়াটি ব্যাটারির ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে। যখন আমরা ব্যাটারির মধ্য দিয়ে খুব বেশি কারেন্ট চালনা করি, তখন এগুলি গরম হয়ে যায়, যা SEI স্তরের নিয়ন্ত্রণহীন বৃদ্ধি ঘটায় এবং মূল্যবান লিথিয়াম আয়নগুলিকে ক্ষয় করে। আরও খারাপ হল, সময়ের সাথে সাথে অ্যানোডের উপর ধাতব জমা তৈরি হতে শুরু করে। এই জমাগুলি সাধারণ চার্জিং পদ্ধতির তুলনায় প্রায় 40% পর্যন্ত ব্যাটারি ক্ষমতা কমিয়ে দিতে পারে। আয়নগুলির ঠিকমতো সরার সময় থাকায় ধীর চার্জিং ব্যাটারির ভিতরের জিনিসগুলিকে অক্ষত রাখে, কিন্তু সত্যি কথা বলতে, বেশিরভাগ মানুষ বাইরে থাকাকালীন তাদের ডিভাইসগুলি চার্জ হতে ঘন্টার পর ঘন্টা অপেক্ষা করতে চায় না। দ্রুত চার্জিং শুধুমাত্র প্রকৃত জরুরি অবস্থার জন্য সঞ্চয় করা একটি ভালো নিয়ম। দৈনিক ব্যবহারের জন্য, যতটা সম্ভব 0.5C এবং 1C-এর মধ্যে মাঝারি চার্জিং গতি ব্যবহার করুন। এবং দ্রুত চার্জিং করার সময় ব্যাটারিকে খুব গরম হয়ে ক্ষতিগ্রস্ত হওয়া থেকে বাঁচাতে তাপমাত্রার দিকে নজর রাখতে ভুলবেন না।

পোর্টেবল রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারির দীর্ঘমেয়াদী সংরক্ষণের নির্দেশিকা

আদর্শ তাপমাত্রা: 10–15°C তাপমাত্রায় 40–60% SOC — শিল্প মানদণ্ড দ্বারা যাচাইকৃত

পোর্টেবল লিথিয়াম ব্যাটারি দীর্ঘ সময় জন্য সংরক্ষণ করার সময়, প্রায় 40-60% চার্জ লেভেল বজায় রাখুন এবং 10-15 ডিগ্রি সেলসিয়াস মধ্যে একটি ঠান্ডা জায়গায় রাখুন। এই আদর্শ অবস্থা অভ্যন্তরীণ রাসায়নিকের ভাঙন রোধ করতে এবং ব্যাটারির সংবেদনশীল অংশগুলিতে চাপ কম রাখতে সাহায্য করে। যদি তাপমাত্রা 25 ডিগ্রির উপরে ওঠে, তখন অতিরিক্ত গ্যাস তৈরি হওয়া এবং অন্যান্য সমস্যার কারণে পরিস্থিতি দ্রুত খারাপ হতে থাকে। অন্যদিকে, ব্যাটারির চার্জ খুব কম হয়ে গেলে ভিতরে ধাতব অংশগুলি দ্রবীভূত হওয়ার ঝুঁকি বাড়ে এবং সম্পূর্ণরূপে খালি হয়ে যাওয়ার ফলে গুরুতর ক্ষতি হয়। আর্দ্রতা আরেকটি শত্রু - 60% এর বেশি আর্দ্রতা ব্যাটারির যোগাযোগকারী অংশগুলিকে ক্ষয় করে, তাই সিলিকা জেল প্যাকের মতো শুষ্ককারী উপাদান সহ একটি পাত্রে রাখা সবচেয়ে ভাল। ব্যাটারি নিরাপত্তার বড় নামগুলি (UL 1642, IEC 62133) এই নির্দেশাবলীকে সমর্থন করে, এবং এগুলি মেনে চললে সাধারণত এক বছর পর মূল শক্তির প্রায় 98% বজায় থাকে। প্রায় প্রতি তিন মাস পর পর চার্জের অবস্থা পরীক্ষা করুন এবং প্রয়োজনে প্রায় অর্ধেক চার্জে তুলুন। সংরক্ষণের সময় সম্পূর্ণ ডিসচার্জ লিথিয়াম ব্যাটারির জন্য খুবই খারাপ কারণ এটি অ্যানোড কাঠামোকে স্থায়ীভাবে নষ্ট করে দেয়। পুরানো NiCd ধরনের বিপরীতে যা কিছুটা উপেক্ষা সহ্য করতে পারত, আধুনিক লিথিয়াম ব্যাটারি সংরক্ষণ থেকে বের করার পর ঠিকমতো কাজ করার জন্য নিয়মিত যত্ন প্রয়োজন।

পোর্টেবল রিচার্জেবল লিথিয়াম ব্যাটারি সম্পর্কিত প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন

তাপমাত্রা লিথিয়াম ব্যাটারির আয়ুষ্কালকে কীভাবে প্রভাবিত করে?

লিথিয়াম ব্যাটারির কর্মক্ষমতাকে তাপমাত্রা অনেকাংশে প্রভাবিত করে। উচ্চ তাপমাত্রায় চালানো হলে ব্যাটারিকে ক্ষয় করে এমন রাসায়নিক বিক্রিয়া ত্বরান্বিত হয়, যা ফলস্বরূপ আয়ুষ্কাল হ্রাস পায়।

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য আদর্শ চার্জিং পরিসর কী?

লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির জন্য 20% থেকে 80% এর মধ্যে চার্জ ধরে রাখা আদর্শ, কারণ এটি ব্যাটারির উপর চাপ কমায় এবং তার আয়ু বাড়ায়।

দ্রুত চার্জিং ব্যাটারির স্বাস্থ্যের জন্য কেন ক্ষতিকর?

দ্রুত চার্জিং বেশি তাপ উৎপন্ন করে এবং বেশি কারেন্টের প্রয়োজন হয়, যা ক্ষয়কে ত্বরান্বিত করে এবং ক্ষমতা হ্রাসের কারণে লিথিয়াম জমা হয়।

লিথিয়াম ব্যাটারি সংরক্ষণের জন্য সেরা শর্তাবলী কী কী?

রাসায়নিক ভাঙন কমাতে এবং দীর্ঘায়ু সর্বাধিক করতে 40-60% চার্জে এবং 10-15°C এর মধ্যে একটি শীতল পরিবেশে লিথিয়াম ব্যাটারি সংরক্ষণ করুন।