EN
দ্রুত লিঙ্ক
প্রতিটি চার্জ চক্রের পরে আয়নগুলি ব্যাটারির ভিতরে ঘোরাফেরা করে এবং চার্জিংয়ের সময় ইলেকট্রোডগুলি প্রসারিত হওয়ার কারণে রিচার্জেবল ব্যাটারিগুলিতে ক্ষয়ক্ষতির ছোট ছোট পরিমাণ দেখা যায়। যখন লিথিয়াম-আয়ন সেলগুলি খুবই কম বা সম্পূর্ণ চার্জ হওয়া অবস্থায় চলে, তখন ব্যাটারির অ্যানোড অংশে অতিরিক্ত চাপ পড়ে। 2020 সালে ন্যাশনাল রিনিউয়েবল এনার্জি ল্যাব-এর গবেষণা অনুযায়ী, এই ধরনের ব্যবহার ব্যাটারির ক্ষমতা বছরে 24% পর্যন্ত হ্রাস করতে পারে, যদি ব্যাটারি স্থিতিশীল অবস্থায় রাখা হয় তার তুলনায়। যখন গ্যাজেটগুলি নিয়মিতভাবে 90%-এর বেশি চার্জ হতে থাকে তখন সমস্যাটি আরও খারাপ হয়, কারণ এটি লিথিয়াম প্লেটিং নামে পরিচিত একটি ঘটনাকে উৎসাহিত করে, যা সময়ের সাথে সাথে ব্যাটারির কার্যকারিতা হ্রাসের প্রধান কারণগুলির মধ্যে একটি।
লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারির চার্জ 30% এবং 70%-এর মধ্যে রাখা ইলেকট্রোডগুলিতে স্ফটিকের গঠন হওয়া প্রায় 40% কমিয়ে দেয়, যা 0 থেকে 100% পর্যন্ত ব্যাটারি ড্রেন করার তুলনায়। 2019 সালে শক্তি বিভাগ এ নিয়ে গবেষণা করে এবং একটি আকর্ষক তথ্য পায়: তাদের পরীক্ষায় দেখা গেছে যে যখন এই ধরনের ব্যাটারি মাত্র অর্ধেক (প্রায় 50%) ডিসচার্জ হয়, তখন এগুলি মূল ক্ষমতার মাত্র 80% এ পৌঁছানোর আগে 1,200 থেকে 1,500 চার্জ চক্র পর্যন্ত টিকে থাকে। এটি ব্যাটারির পূর্ণ ডিসচার্জ চক্র বারবার ঘটলে আমরা যে 500 চক্র দেখি তার তুলনায় বেশ উল্লেখযোগ্য। গাড়ি নির্মাতারাও এ বিষয়টি লক্ষ্য করেছে। বহু ইলেকট্রিক ভেহিকেল এখন দ্রুত চার্জিংকে 80%-এ সীমিত রাখে, যা সময়ের সাথে সাথে এই দামি ব্যাটারি প্যাকগুলির স্বাস্থ্য রক্ষার কৌশল। টেসলা, নিসান এবং অন্যদের সবাই তাদের EV ডিজাইনে একই ধরনের কৌশল ব্যবহার করে।
| ডিপথ অফ ডিসচার্জ | গড় চক্র আয়ু | 3 বছর পর ক্ষমতা ধরে রাখা |
|---|---|---|
| 100% (পূর্ণ) | ৫০০ চক্র | 65%-70% |
| 50% | 1,200 চক্র | 85%-88% |
যখন আমরা ব্যাটারি চক্র নিয়ে কথা বলি, তখন আমরা মূলত ব্যাটারির মোট চার্জের 100% ব্যবহার হয়ে যাওয়ার কথা বিবেচনা করি, যাই হোক না কেন—এটি একসঙ্গে ঘটতে পারে যখন ডিভাইসটি সম্পূর্ণ শেষ হয়ে যায় অথবা দিনের বিভিন্ন ছোট ছোট চার্জের মাধ্যমে হতে পারে। আধুনিক ব্যাটারি এই ধরনের ক্ষয়-ক্ষতি কীভাবে ট্র্যাক করে তা ব্যাখ্যা করে যে কেন একই মডেলের ডিভাইস ব্যবহার করলেও মানুষের ব্যাটারি জীবন নিয়ে অভিজ্ঞতা খুব আলাদা হতে পারে। যারা তাদের ডিভাইসগুলি ছোট ছোট অংশে চার্জ করে, তাদের ক্ষেত্রে প্রায় 500টি পূর্ণ চার্জ চক্র শেষে ব্যাটারি সাধারণত তার মূল ক্ষমতার প্রায় 92% ধরে রাখে। 2022 সালে কনজিউমার রিপোর্টস কর্তৃক করা কিছু পরীক্ষার তুলনামূলক ফলাফল অনুযায়ী, যারা নিয়মিত তাদের ব্যাটারি শূন্য পর্যন্ত ড্রেন হতে দেয়, তাদের ডিভাইসগুলি একই ধরনের ব্যবহারের পরে প্রায় 76% ক্ষমতা পর্যন্ত কমে যায়।
লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির চার্জের অবস্থা 20% এবং 80% এর মধ্যে রাখলে সময়ের সাথে সাথে তাদের উপর ইলেকট্রোকেমিক্যাল চাপ অনেক কমে যায়। 2023 সালে ব্যাটারি বিশ্ববিদ্যালয়ের কিছু সদ্য প্রাপ্ত তথ্য অনুযায়ী, যখন আমরা প্রতি কোষে চার্জিং ভোল্টেজ প্রায় 3.92 ভোল্টে সীমাবদ্ধ রাখি যা আনুমানিক 65% SOC এর সমান, তখন প্রতিস্থাপনের আগে এই ব্যাটারিগুলি অনেক বেশি সময় ধরে চলে। প্রতি কোষে 4.2 ভোল্টের পূর্ণ চার্জ লেভেলে আমরা যে সাধারণ 300 থেকে 500 সাইকেল পাই, এই পদ্ধতির ফলে আমরা প্রায় 2,400 সাইকেল পর্যন্ত পাই। এটি এত ভালোভাবে কাজ করার কারণ কী? এটি ব্যাটারির আয়ু কমানোর দুটি বড় সমস্যা রোধ করতে সাহায্য করে: অ্যানোড পাশে লিথিয়াম প্লেটিং এবং ক্যাথোড উপাদানে ঘটা জারণ। বয়স বাড়ার সাথে সাথে বেশিরভাগ ব্যাটারির ক্ষয় হওয়ার মূল কারণ এই প্রক্রিয়াগুলি।
| চার্জ লেভেল (V/কোষ) | সাইকেল আয়ু পরিসর | ক্ষমতা ধরে রাখা |
|---|---|---|
| 4.20 (100% SOC) | 300–500 | 100% |
| 3.92 (65% SOC) | 1,200–2,000 | 65% |
যারা তাদের ডিভাইসগুলির সর্বোচ্চ চালানোর সময়ের চেয়ে ব্যাটারির আয়ু নিয়ে বেশি মাথা ঘামান, তাদের চার্জের মাত্রা 25% এবং 75%-এর মধ্যে রাখার কথা বিবেচনা করা উচিত। এই পদ্ধতিটি দৈনিক ভোল্টেজ পরিবর্তনকে প্রায় 35% কমিয়ে দেয়, যা ব্যাটারি কোষগুলিতে SEI স্তরের বৃদ্ধির হারকে ধীর করতে সাহায্য করে। SEI স্তরটি মূলত সময়ের সাথে সাথে ব্যাটারিগুলির ক্ষয় ঘটায়। অবশ্য, এই পদ্ধতির অর্থ হল যে কোনও সময়ে প্রায় 15 থেকে 20% ক্ষমতা ছাড়তে হবে, কিন্তু যেসব জিনিস দিনভর ব্যবহার হয় না, যেমন ব্যাকআপ পাওয়ার সিস্টেম বা মৌসুমি সরঞ্জামগুলির ক্ষেত্রে, এর ফল অত্যন্ত উল্লেখযোগ্য। কিছু পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এই সংকীর্ণ পরিসরে চালানো হলে ব্যাটারিগুলি তাদের সম্পূর্ণ আয়ুকালের মধ্যে মোট তিনগুণ বেশি শক্তি সরবরাহ করতে পারে।
যখন লিথিয়াম ব্যাটারি দীর্ঘ সময় ধরে 80% চার্জ অবস্থার উপরে থাকে, তখন এগুলি অনেক দ্রুত ক্ষয় হওয়ার প্রবণতা দেখায় কারণ কোষের ভিতরে তাপের সঞ্চয় এবং অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ বৃদ্ধি পায়। এর পিছনের বিজ্ঞান অনুযায়ী, প্রতি কোষে 4.2 ভোল্টে পৌঁছে পুরোপুরি 100% চার্জ করা আসলে ব্যাটারির আয়ু অর্ধেক কমিয়ে দেয়, যা 4.0 ভোল্টের কাছাকাছি রাখার তুলনায় হয়। স্মার্টফোনের মতো প্রকৃত ডিভাইসগুলি দেখলে, যে কেউ তাদের ফোনটি প্রতিদিন 100% চার্জ হওয়া পর্যন্ত চার্জ করে, তারা দেখতে পাবে যে মাত্র বারো মাস পরে, ব্যাটারি তার মূল ক্ষমতার মাত্র 73% ধরে রাখে। কিন্তু যদি অন্য কেউ 80%-এ থামানোর অভ্যাস করে, তবে নিয়মিত ব্যবহারের পুরো বছর পরেও তাদের ফোনের ব্যাটারি 90% এর বেশি দক্ষতায় কাজ করবে।
আংশিক চার্জ-ডিসচার্জ চক্রের সময় যান্ত্রিক চাপ কমিয়ে ব্যাটারির উপকরণগুলিতে চাপ কমাতে আংশিক ডিসচার্জ ঘটে। অল্প গভীরতার ব্যবহার (যেমন, পুনঃচার্জ করার আগে 20–40% ডিসচার্জ) ইলেক্ট্রোডের প্রসারণ এবং সঙ্কোচন সীমিত রাখে, অন্যদিকে গভীর চক্রগুলি ক্যাথোডে ফাটল এবং ইলেক্ট্রোলাইট ইন্টারফেসগুলিতে অস্থিরতা বাড়ানোর জন্য আরও চরম গাঠনিক পরিবর্তন ঘটায়।
গবেষণা দেখায় যে 100% ডিসচার্জের গভীরতা (DoD) এর শিকার হওয়া ব্যাটারিগুলি ক্ষমতা হারায় তিন গুণ দ্রুত যাদের 50% DoD-এ চক্রাকারে চালানো হয় তাদের তুলনায়। শিল্পের সেরা অনুশীলনগুলি এটি প্রতিফলিত করে, সক্রিয় উপকরণগুলিতে ল্যাটিস ক্ষয় রোধ করতে আংশিক ডিসচার্জের উপর জোর দেয়।
ডিসচার্জের গভীরতা এবং চক্র জীবনের মধ্যে সম্পর্ক একটি লগারিদমিক প্রবণতা অনুসরণ করে:
| ডিপথ অফ ডিসচার্জ (DoD) | গড় চক্র জীবন (Li-আয়ন) |
|---|---|
| 100% | 300–500 চক্র |
| 80% | 600–1,000 চক্র |
| 50% | 1,200–2,000 চক্র |
| 20% | 3,000+ সাইকেল |
নিকেল-ম্যাঙ্গানিজ-কোবাল্ট ক্যাথোডগুলির ভিতরের ক্রিস্টাল কাঠামোকে রক্ষা করা এবং আয়নিক পর্যায়ে স্থিতিশীলতা বজায় রাখার জন্য ব্যাটারি ডিসচার্জকে প্রায় 50% ডিসচার্জের গভীরতার কাছাকাছি রাখা হয়। গত বছরের গবেষণায় কিছু আকর্ষক ফলাফলও দেখা গেছে। যখন ব্যাটারিগুলি তাদের ক্ষমতার প্রায় অর্ধেক ব্যবহার করা হয়েছিল, তখন 1,000টি চার্জ সাইকেল পরেও সেগুলি তাদের মূল শক্তির প্রায় 92% অক্ষুণ্ণ রেখেছিল। কিন্তু যখন মানুষ প্রতিবার সম্পূর্ণরূপে ব্যাটারি খালি হতে দিয়েছিল, তখন একই ব্যাটারিগুলি 400 নম্বর সাইকেলের মধ্যে তাদের ক্ষমতার প্রায় 40% হারিয়ে ফেলেছিল। এটি একটি বড় পার্থক্য তৈরি করে। যেসব ক্ষেত্রে নির্ভরযোগ্যতা সবচেয়ে বেশি গুরুত্বপূর্ণ, যেমন জীবন রক্ষাকারী চিকিৎসা সরঞ্জাম বা সৌরশক্তি সঞ্চয় করা, সেগুলিতে এই অল্প গভীরতার সাইক্লিং পদ্ধতি দীর্ঘমেয়াদে প্রকৃতপক্ষে লাভজনক প্রমাণিত হয়।
লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি উচ্চ ভোল্টেজ স্তরে রাখলে দ্রুত ক্ষয় হয়, বিশেষ করে প্রতি সেলে 4.2 ভোল্টের কাছাকাছি। কিছু সদ্য প্রকাশিত গবেষণা অনুসারে, ব্যাটারির চার্জ 20% এবং 80%-এর মধ্যে রাখলে খালি থেকে পূর্ণ পর্যন্ত চার্জ করার তুলনায় ব্যাটারি সেলগুলির ভিতরে রাসায়নিক চাপ প্রায় দুই-তৃতীয়াংশ কমে যায় (2023 সালে জেফারসন WI ইন্ডাস্ট্রিয়াল ব্যাটারি স্টাডি-তে এটি উল্লেখ করা হয়েছিল)। অতিরিক্ত চার্জ করার খুব সংক্ষিপ্ত সময়ও ভেতরের তাপমাত্রা বিপজ্জনকভাবে বাড়িয়ে তুলতে পারে, যা থার্মাল রানঅ্যাওয়ে নামক খুব খারাপ ঘটনা ঘটার সম্ভাবনা বাড়িয়ে দেয়। অনেক আধুনিক চার্জার 80% চার্জে পৌঁছানোর পর স্বয়ংক্রিয়ভাবে ধীর চার্জিং মোডে চলে যায় ঠিকই, কিন্তু পূর্ণ চার্জ হওয়ার পর ব্যাটারি অনেকক্ষণ সংযুক্ত রাখলে ভেতরের ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণের ক্ষয় ঘটে। এই কারণে স্মার্ট ব্যবহারকারীরা প্রায়শই ডিভাইসের চার্জ সম্পূর্ণ হওয়ার আগেই তা আনপ্লাগ করে নেন।
তাপ ব্যাটারির ক্ষয়ের একটি প্রধান কারণ। 35°সে (95°ফা) এর উপরে প্রতি 8°সে (15°ফা) তাপমাত্রা বৃদ্ধিতে ব্যাটারির বার্ষিক ক্ষয়ের হার দ্বিগুণ হয়। আইডাহো ন্যাশনাল ল্যাবরেটরির একটি গবেষণা (2022) দেখিয়েছে যে 40°সে তাপমাত্রায় চালিত লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি 20°সে তাপমাত্রায় চালিত ব্যাটারির চক্রের অর্ধেক সংখ্যক চক্রের মধ্যেই 50% ক্ষমতা হারায়। কয়েকটি সহজ সতর্কতা সাধারণত সাহায্য করে:
নিম্নমানের চার্জারগুলিতে প্রায়শই সঠিক ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রণের অভাব থাকে, যা ব্যাটারিকে ক্ষতিকর ওঠানামার শিকার করে। 2024 এর একটি শিল্প প্রতিবেদন দেখিয়েছে যে অ-প্রত্যয়িত USB-C চার্জারগুলির 78% নিরাপদ ভোল্টেজ সীমার চেয়ে 10% বেশি ছিল। ব্যাটারির স্বাস্থ্য রক্ষার জন্য, নিম্নলিখিত সহ UL/CE নিরাপত্তা প্রত্যয়ন সহ চার্জার বেছে নিন:
এই ভুল ধারণাটি পুরানো নিকেল-ক্যাডমিয়াম ব্যাটারি থেকে এসেছে, যা "মেমরি ইফেক্ট" এর শিকার হত। আধুনিক লিথিয়াম-আয়ন ব্যাটারি ঘন ঘন, আংশিক চার্জের সাথে সবথেকে ভালো কাজ করে। গভীর ডিসচার্জ ইলেকট্রোকেমিক্যাল চাপ বাড়ায় এবং ক্ষমতা হ্রাসকে ত্বরান্বিত করে। উদাহরণস্বরূপ, 0%–100% পূর্ণ চক্রের তুলনায় 40% এবং 80% চার্জের মধ্যে চক্রাকারে ঘূর্ণন ক্ষয়ক্ষতি 30% কমায়।
আধুনিক ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমগুলি ওভারচার্জিং ঘটা থেকে বাধা দেয়, তবুও দীর্ঘ সময়ের জন্য, বিশেষ করে রাতের বেলা চার্জ দেওয়ার সময়, ব্যাটারিকে 100% এ চার্জড রাখা ব্যাটারির ভিতরের রাসায়নিক উপাদানগুলির উপর অতিরিক্ত চাপ সৃষ্টি করে। 2023 সালের সদ্য প্রকাশিত তাপীয় ইমেজিং পরীক্ষাগুলিও একটি আকর্ষণীয় তথ্য দেখিয়েছে। যেসব ব্যাটারি রাত জেগে থাকার সময় সংযুক্ত থাকে, সেগুলির অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা দিনের বেলা ছোট ছোট বিরতিতে চার্জ করা ব্যাটারির তুলনায় প্রায় 8 ডিগ্রি সেলসিয়াস বেশি ছিল। অধিকাংশ মানুষই এটা লক্ষ্য করেন যে তাদের ডিভাইসের চার্জ প্রায় 80 থেকে 90 শতাংশ হয়ে গেলে প্লাগ খুলে নেওয়া দৈনিক ব্যবহারের জন্য সবচেয়ে ভালো ফল দেয়। এই পদ্ধতিতে ব্যাটারি কোষগুলি উচ্চ ভোল্টেজের অবস্থায় যতক্ষণ থাকে তার সময়কাল কমে যায়, যা দীর্ঘদিন ধরে ব্যাটারির আয়ু রক্ষা করতে সাহায্য করে।
অল্প পরিমাণে ডিসচার্জ ব্যাটারির আয়ু অনেক বাড়িয়ে দেয়—50% ডিসচার্জ গভীরতা পুরোপুরি ডিসচার্জের তুলনায় প্রায় দ্বিগুণ সংখ্যক চক্র দেয়। এই অভ্যাসগুলি অনুসরণ করুন:
দ্রুত চার্জিং আদর্শ চার্জিংয়ের তুলনায় প্রায় 40% বেশি তাপ উৎপন্ন করে, যা অ্যানোড উপকরণের উপর তাপীয় চাপ বৃদ্ধি করে। ত্বরিত বার্ধক্য পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এটি উপাদানগুলিকে 2.3 গুণ দ্রুত ক্ষয় করতে পারে। প্রয়োজন ছাড়া দ্রুত চার্জিং ব্যবহার করবেন না, এবং ব্যাটারির স্থিতিশীলতা রক্ষায় ও তাপ অপসারণ বৃদ্ধির জন্য উচ্চ-গতির চার্জিংয়ের সময় সুরক্ষামূলক কভারগুলি সরিয়ে ফেলুন।