Kurte
Bateriyên lîtyûm-îyon (Li-ion) îro di hema hemû telefonên jîr de tên bikaranîn. Kapasîteya van bateriyan bi demê re kêm dibe, ji ber ku di hundirê wan de reaksiyonên kîmyayî yên nexwestî çêdibin. Ev gotar pêşî avahî û xebata bateriya Li-ion bi kurtî rave dike, paşê mekanîzmayên sereke yên pîrbûnê dinirxîne: mezinbûna qata SEI, windabûna lîtyûmê, zirara elektrodan û bandora germahiyê. Di beşa sêyem de efsaneyên berbelav, wek “divê baterî bi tevahî vala bibe” an “şarjkirina şevê baterî dişewitîne”, li gorî zanista elektrokîmyayê tên nirxandin. Herî dawî, pratîkên ku li gorî lêkolînan bandoreke erênî dikin tên pêşkêşkirin: dûrketina ji germahiya bilind, parastina asta şarjê di navbera nêzî %20 û %80 de, karanîna şarjkirina optîmîzekirî û kêmkirina şarjkirina pir bilez di rewşên germ de. Encam nîşan didin ku pîrbûna bateriyê nayê rawestandin, lê dikare bi awayekî girîng were hêdîkirin.

Peyvên sereke: bateriya lîtyûm-îyon, pîrbûna bateriyê, qata SEI, germahî, asta şarjê, telefona jîr

1. Destpêk

Telefonên jîr bûne amûreke bingehîn a jiyana rojane. Ji ber vê yekê, gazinda herî berbelav a bikarhêneran ew e ku piştî salek an du salan bateriya telefonê zûtir vala dibe. Gelek bikarhêner ji bo vê yekê sepan, nûkirinên pergalê an jî “şarjkirina xelet” sûcdar dikin. Rastî ew e ku pîrbûna bateriyê diyardeyeke kîmyayî ya xwezayî ye û hemû bateriyên Li-ion bi demê re hinek kapasîteya xwe winda dikin.

Lêbelê, leza vê pîrbûnê ji bo hemû bateriyan ne wekhev e. Lêkolînên elektrokîmyayê nîşan didin ku germahî, asta şarjê ya ku baterî tê de dimîne û leza şarjkirinê bandoreke mezin li ser jiyana bateriyê dikin (Vetter û yd., 2005; Birkl û yd., 2017). Armanca vê gotarê ew e ku van faktoran bi zimanekî zelal rave bike û efsaneyên berbelav ji pratîkên li ser bingeha delîlan cuda bike.

2. Bateriya Lîtyûm-Îyon Çawa Dixebite?

Bateriyeke Li-ion ji du elektrodan pêk tê: anod (bi gelemperî ji grafîtê) û katod (oksîdeke metalî ya lîtyûmê, wek lîtyûm-kobalt-oksîd). Di navbera wan de elektrolît û veqetîner (separator) hene. Dema ku baterî tê şarjkirin, îyonên lîtyûmê ji katodê derdikevin, di nav elektrolîtê re derbas dibin û di nav qatên grafîtê de bi cih dibin. Dema ku telefon tê bikaranîn, ev pêvajo berevajî dibe û elektron di nav çerxa derve re diherikin û enerjiyê didin cîhazê (Goodenough & Park, 2013).

Di sala 2019an de Xelata Nobelê ya Kîmyayê ji bo pêşxistina vê teknolojiyê ji John B. Goodenough, M. Stanley Whittingham û Akira Yoshino re hat dayîn. Ev xelat nîşan dide ka bateriya Li-ion çiqas di jiyana nûjen de girîng bûye.

Du têgehên girîng ji bo vê gotarê hene. Kapasîte mîqdara barê elektrîkê ye ku baterî dikare hilîne, û bi gelemperî bi miliamper-saetan (mAh) tê pîvandin. Çerxa şarjê jî bikaranîna %100 a kapasîteyê ye; mînak, du caran şarjkirina ji %50 heta %100 bi qasî yek çerxê tê hesibandin.

3. Mekanîzmayên Pîrbûna Bateriyê

3.1. Mezinbûna qata SEI

Di şarjkirinên pêşîn de, li ser rûyê anodê qateke zirav çêdibe ku jê re solid electrolyte interphase (SEI) tê gotin. Ev qat ji bo parastina anodê pêwîst e, lê bi demê re hêdî hêdî stûrtir dibe. Di vê pêvajoyê de hin îyonên lîtyûmê di nav qatê de asê dibin û êdî beşdarî şarjkirinê nabin. Ev yek sedema sereke ya windabûna kapasîteyê ye (Vetter û yd., 2005).

3.2. Windabûna lîtyûmê û zirara elektrodan

Ji bilî SEI, avahiya elektrodan jî bi demê re zirar dibîne. Dema ku îyon dikevin nav elektrodan û jê derdikevin, materyal hinekî firehtir û tengtir dibe. Ev guhertinên mekanîkî dikarin bibin sedema şikestinên biçûk. Di germahiya nizm û şarjkirina pir bilez de jî dibe ku lîtyûm wekî metal li ser rûyê anodê kom bibe (lithium plating), ku hem kapasîteyê kêm dike hem jî dikare ewlehiyê bixe xeterê (Birkl û yd., 2017).

3.3. Bandora germahiyê

Germahî faktora herî girîng e. Li gorî qanûna Arrhenius, leza reaksiyonên kîmyayî bi zêdebûna germahiyê re zêde dibe. Ji ber vê yekê, bateriyeke ku her dem di germahiya 35–40 °C de dimîne, ji bateriyeke ku di germahiya odeyê de (nêzî 20–25 °C) dimîne, zûtir pîr dibe. Hiştina telefonê di erebeyeke germ de an li ber tîrêja rojê, yek ji rewşên herî zirardar e (Buchmann, 2016).

3.4. Asta şarjê û voltaj

Dema ku baterî %100 şarjkirî ye, voltaja wê herî bilind e. Voltaja bilind reaksiyonên nexwestî yên di navbera katodê û elektrolîtê de zêde dike. Lêkolîn nîşan didin ku hiştina bateriyê ji bo demeke dirêj li %100, bi taybetî di germahiya bilind de, pîrbûnê lez dike. Berevajî vê, valabûna tevahî (nêzî %0) jî ne baş e, ji ber ku dikare hin perçeyên hundirîn ên bateriyê bixe rewşeke bêîstîqrar (Buchmann, 2016).

4. Efsane û Rastî

4.1. “Divê baterî berî şarjkirinê bi tevahî vala bibe”

Ev raman ji serdema bateriyên nîkel-kadmiyûm (NiCd) maye, ku “bandora bîrê” (memory effect) di wan de dihat dîtin. Bateriyên Li-ion vê bandorê bi awayekî girîng nîşan nadin. Berevajî vê, şarjkirinên qismî yên biçûk ji bo bateriya Li-ion ji valabûna tevahî baştir in (Buchmann, 2016).

4.2. “Şarjkirina şevê baterî dişewitîne”

Telefonên nûjen pergalên rêveberiya bateriyê (BMS) hene ku dema baterî tije dibe, herikîna elektrîkê radiwestînin. Ji ber vê yekê “zêde şarjkirin” bi wateya kevn çênabe. Lêbelê, mayîna demdirêj li %100 bi xwe hinekî pîrbûnê lez dike. Ji bo vê yekê hilberîneran fonksiyonên wek “şarjkirina optîmîzekirî” pêş xistine, ku şarjkirinê li %80 radiwestînin û tenê nêzî dema şiyarbûnê heta %100 temam dikin.

4.3. “Şarjkerên ne-orîjînal her dem bateriyê xera dikin”

Şarjkerên ji hilberînerên naskirî ku standardên ewlehiyê (wek USB Power Delivery) bi cih tînin, bi gelemperî ne xeternak in. Xetere bêtir ji şarjkerên erzan û bê sertîfîka tê, ku dibe ku voltajeke ne-îstîqrar bidin an parastina wan a germahiyê tune be.

4.4. “Girtina sepanên li paşxaneyê enerjiyê xilas dike”

Pergalên xebitandinê yên nûjen (Android û iOS) sepanên li paşxaneyê bi xwe rêve dibin. Girtina wan a domdar carinan dibe sedema wê yekê ku sepan dîsa ji sifirê dest pê bikin, ku ev jî dikare hinekî zêdetir enerjî bixwe. Lêbelê, sepanên ku cih (GPS) an jî daneyên mobîl bi awayekî domdar bi kar tînin, dikarin bi rastî jî bateriyê zû vala bikin.

5. Pratîkên li ser Bingeha Delîlan

Li gorî lêkolînên li ser pîrbûna bateriyê, ev pratîk dikarin jiyana bateriyê dirêj bikin:

• Telefonê ji germahiya bilind dûr bigirin. Wê di erebeyeke germ de, li ber tîrêja rojê an jî di bin balîfê de dema şarjkirinê nehêlin.
• Asta şarjê di navberê de bihêlin. Ji bo karanîna rojane, mayîna di navbera nêzî %20 û %80 de ji bo bateriyê herî kêm zirardar e.
• Fonksiyona şarjkirina optîmîzekirî çalak bikin. Ev fonksiyon di iOS û gelek guhertoyên Android de heye.
• Şarjkirina pir bilez bi hişyarî bi kar bînin. Şarjkirina bilez bi xwe ne xeternak e, lê germahiya ku çêdike pîrbûnê lez dike. Dema ku dem heye, şarjkirina hêdî baştir e.
• Ji bo hilanîna demdirêj baterî nêzî %50 bihêlin. Heke telefon ji bo çend mehan nayê bikaranîn, divê ne tije be ne jî vala be (Buchmann, 2016).
• Ronahiya ekranê û karanîna torê kontrol bikin. Ekran bi gelemperî yek ji beşên herî enerjîxwer e; ronahiya otomatîk û moda tarî (li ser ekranên OLED) dikarin xerciya enerjiyê kêm bikin.

6. Pîvandina Tenduristiya Bateriyê

Gelek telefon niha agahiyên li ser “tenduristiya bateriyê” nîşan didin, bi gelemperî wekî rêjeya kapasîteya niha li gorî kapasîteya destpêkê. Hilberîner bi gelemperî diyar dikin ku baterî piştî hejmareke diyar a çerxan (mînak 500 an 800 çerx) divê hîn jî nêzî %80 ê kapasîteya xwe biparêze. Ev hejmar li gorî model û hilberîner diguhere.

Dema ku tenduristiya bateriyê pir kêm dibe, dibe ku telefon ji nişkê ve were girtin, ji ber ku baterî êdî nikare di demên bargiraniyê de voltaja pêwîst bide. Di vê rewşê de guhertina bateriyê ji guhertina telefonê bi tevahî erzantir û ji bo jîngehê jî baştir e. Ger baterî werimî (bilind bûbe) an pir germ dibe, divê telefon êdî neyê şarjkirin û ji pisporekî re were birin, ji ber ku ev nîşaneke xetereyê ye.

7. Nîqaş: Bandora Bikarhêner û Sînorên Wê

Divê were zanîn ku bikarhêner nikare pîrbûna bateriyê bi temamî rawestîne. Hin pîrbûn bi xwe bi demê re çêdibe, hetta heke baterî qet neyê bikaranîn; jê re “pîrbûna kalendarî” tê gotin. Ya din jî “pîrbûna çerxî” ye, ku bi bikaranînê ve girêdayî ye (Birkl û yd., 2017). Pratîkên jorîn bi giranî bandorê li ser leza her du cureyan dikin, lê wan ji holê ranakin.

Ji aliyê din ve, pir hişyarbûn jî dikare jiyana rojane dijwar bike. Ji bo gelek bikarhêneran, çalakkirina şarjkirina optîmîzekirî û dûrketina ji germahiyê bes e. Hesabkirina her ji sedî ne pêwîst e; armanc ew e ku rewşên herî zirardar ên wek germahiya bilind û valabûna tevahî kêm bibin.

8. Rola Nermalavê û Hilberîneran

Di salên dawî de hilberînerên telefonan bêtir giranî dane ser parastina bateriyê bi rêya nermalavê. Pergalên rêveberiya bateriyê germahî, voltaj û herikîna elektrîkê bi awayekî domdar dişopînin. Dema ku germahî pir bilind dibe, hin telefon leza şarjkirinê bi xwe kêm dikin an jî şarjkirinê ji bo demekê radiwestînin. Ev yek dibe ku ji bo bikarhêner aciz be, lê armanca wê parastina bateriyê ye.

Hin hilberîner jî vebijarkên wek “sînorê şarjê li %80” an “moda parastina bateriyê” pêşkêş dikin. Ev vebijark bi taybetî ji bo kesên ku telefonê bi demên dirêj ve bi şarjkerê ve girêdayî dihêlin, wek kesên ku li ser maseyê dixebitin, kêrhatî ne. Di heman demê de, hin pergal agahiyên li ser hejmara çerxan û tenduristiya bateriyê nîşan didin, da ku bikarhêner bikaribe rewşa bateriyê bişopîne.

Ji aliyê din ve, di salên borî de nîqaşek jî li ser wê yekê derket ku hin nûkirinên nermalavê performansa telefonên bi bateriyên kevn kêm kirine da ku girtina ji nişkê ve pêşî lê were girtin. Piştî rexneyên giştî, hin hilberîneran vebijark zêde kirin ku bikarhêner dikare vê rêveberiya performansê bibîne û kontrol bike. Ev mînak nîşan dide ku zelalî di navbera hilberîner û bikarhêner de jî beşeke girîng a mijara bateriyê ye.

8.1. Teknolojiyên pêşerojê

Lêkolîner li ser cureyên nû yên bateriyan dixebitin, wek bateriyên rewşa hişk û anodên bi silîsyûmê. Hêviya wan ew e ku ev teknolojî hem kapasîteyê zêde bikin hem jî jiyana bateriyê dirêj bikin. Lêbelê, heta ku ev teknolojî bi awayekî berfireh bikevin bazarê, prensîbên ku di vê gotarê de hatin nîqaşkirin dê ji bo bateriyên Li-ion ên heyî derbasdar bimînin.

9. Encam

Pîrbûna bateriya lîtyûm-îyon encama pêvajoyên kîmyayî yên xwezayî ye, wek mezinbûna qata SEI, windabûna lîtyûmê û zirara elektrodan. Germahiya bilind û mayîna demdirêj di asta şarjê ya pir bilind de faktorên herî girîng in ku vê pêvajoyê lez dikin. Gelek baweriyên berbelav, wek pêwîstiya valakirina tevahî, ji teknolojiyên kevn mane û ji bo bateriyên nûjen ne derbasdar in. Bi çend pratîkên hêsan, ku li ser bingeha lêkolînên zanistî ne, bikarhêner dikare jiyana bateriya telefona xwe bi awayekî berbiçav dirêj bike.

Çavkanî

• Birkl, C. R., Roberts, M. R., McTurk, E., Bruce, P. G., & Howey, D. A. (2017). Degradation diagnostics for lithium ion cells. Journal of Power Sources, 341, 373–386.
• Buchmann, I. (2016). Batteries in a portable world: A handbook on rechargeable batteries for non-engineers (4th ed.). Cadex Electronics.
• Goodenough, J. B., & Park, K.-S. (2013). The Li-ion rechargeable battery: A perspective. Journal of the American Chemical Society, 135(4), 1167–1176.
• Vetter, J., Novák, P., Wagner, M. R., Veit, C., Möller, K.-C., Besenhard, J. O., Winter, M., Wohlfahrt-Mehrens, M., Vogler, C., & Hammouche, A. (2005). Ageing mechanisms in lithium-ion batteries. Journal of Power Sources, 147(1–2), 269–281.