EN
SNELLE LINKS
Oplaadbare batterijen ondergaan na elke laadcycli kleine hoeveelheden slijtage, omdat ionen binnenin bewegen en elektroden uitzetten tijdens het laden. Wanneer lithium-ioncellen op extreme niveaus werken, bijna leeg of volledig vol, belasten ze de anode van de batterij extra. Volgens onderzoek van het National Renewable Energy Lab uit 2020 kan dit soort gebruik de capaciteit van de batterij tot wel 24% per jaar verminderen in vergelijking met een evenwichtige benadering. Het probleem wordt erger wanneer apparaten regelmatig verder worden opgeladen boven de 90%, omdat dit leidt tot zogenaamde lithiumplating, wat één van de belangrijkste redenen is waarom batterijen hun effectiviteit in de loop van tijd verliezen.
Het handhaven van de lading van lithium-ionbatterijen tussen ongeveer 30% en 70% helpt om vervelende kristalvormingen op de elektroden te voorkomen, waardoor deze met ongeveer 40% worden verminderd in vergelijking met het volledig leeglopen van de batterij van 0 tot 100%. Het Ministerie van Energie heeft dit in 2019 onderzocht en vond iets interessants: hun tests toonden aan dat wanneer deze batterijen slechts half worden ontladen (ongeveer 50%), ze tussen de 1.200 en 1.500 laadcycli meegaan voordat ze slechts 80% van hun oorspronkelijke capaciteit behouden. Dat is een flinke stijging vergeleken met de slechts 500 cycli die we zien bij batterijen die herhaaldelijk volledig worden ontladen. Automakers hebben hier ook aandacht aan besteed. Veel elektrische voertuigen beperken momenteel snelladen tot 80% als onderdeel van hun strategie om die dure accupacks op lange termijn gezond te houden. Tesla, Nissan en anderen passen allemaal vergelijkbare tactieken toe in hun EV-ontwerpen.
| Diepte van Ontlading | Gemiddelde levensduur | Capaciteitsbehoud na 3 jaar |
|---|---|---|
| 100% (Vol) | 500 cycli | 65%-70% |
| 50% | 1.200 cycli | 85%-88% |
Wanneer we het hebben over een batterijcyclus, kijken we eigenlijk naar het gebruik van 100% van de totale lading van de batterij, of dit nu in één keer gebeurt wanneer het apparaat volledig leegloopt of via meerdere kleinere oplaadbeurten gedurende de dag. De manier waarop moderne batterijen deze slijtage bijhouden, helpt uit te leggen waarom mensen zeer verschillende ervaringen kunnen hebben met de levensduur van de batterij van hun apparaat, zelfs als ze precies hetzelfde model bezitten. Mensen die de neiging hebben hun apparaten stukje bij beetje op te laden, merken meestal dat hun batterij nog ongeveer 92% van zijn oorspronkelijke capaciteit behoudt na ongeveer 500 volledige laadcycli. In vergelijking daarmee dalen de apparaten van mensen die hun batterij regelmatig tot nul laten zakken vaak tot slechts 76% capaciteit na vergelijkbare gebruiksomstandigheden, volgens tests uitgevoerd door Consumer Reports in 2022.
Het houden van lithium-ionbatterijen tussen de 20% en 80% state of charge (laadniveau) vermindert aanzienlijk de elektrochemische belasting die ze op de lange termijn ondergaan. Volgens recente bevindingen uit 2023 van Battery University, wanneer we de laadspanning beperken tot ongeveer 3,92 volt per cel, wat overeenkomt met ongeveer 65% SOC, leven deze batterijen aanzienlijk langer voordat vervanging nodig is. In plaats van de gebruikelijke 300 tot 500 cycli bij volledige laadniveaus van 4,2 volt per cel, levert deze aanpak tot ongeveer 2.400 cycli op. Waardoor werkt dit zo goed? Het helpt twee grote problemen te voorkomen die de levensduur van batterijen verkorten: lithiumafzetting aan de anodekant en oxidatie in het kathodemateriaal. Deze processen zijn in wezen verantwoordelijk voor de meeste degradatie van batterijen naarmate ze ouder worden.
| Laadniveau (V/cel) | Cyclustijd Bereik | Capaciteitsbehoud |
|---|---|---|
| 4,20 (100% SOC) | 300–500 | 100% |
| 3,92 (65% SOC) | 1.200–2.000 | 65% |
Mensen die meer om de levensduur van de batterij geven dan om elk laatste beetje gebruiksduur uit hun apparaten te halen, kunnen erover denken om het laadniveau tussen de 25% en 75% te houden. Deze aanpak vermindert de dagelijkse voltagefluctuaties met ongeveer 35%, wat helpt om de groei van de SEI-laag op de batterijcellen te vertragen. De SEI-laag is in wezen verantwoordelijk voor degradatie van batterijen in de loop van de tijd. Het betekent wel dat je op elk moment ongeveer 15 tot 20% van de beschikbare capaciteit opgeeft, maar voor toestellen die niet de hele dag worden gebruikt, zoals back-upstroomsystemen of seizoensgebonden apparatuur, is de voordelen aanzienlijk. Sommige tests tonen aan dat deze batterijen drie keer zoveel energie kunnen leveren gedurende hun volledige levensduur wanneer ze binnen dit kleinere bereik worden gebruikt.
Wanneer lithiumbatterijen langdurig boven de 80% laadniveau blijven, hebben ze de neiging veel sneller te degraderen omdat hun interne weerstand stijgt, samen met warmteopbouw binnen de cellen. De wetenschap hierachter toont aan dat het volledig opladen tot 100% bij 4,2 volt per cel de levensduur van de batterij in feite halveert, vergeleken met het handhaven van ongeveer 4,0 volt. Als we kijken naar echte apparaten zoals smartphones: iemand die elke dag zijn telefoon oplaadt tot 100%, kan na twaalf maanden ontdekken dat de batterij slechts nog ongeveer 73% van zijn oorspronkelijke capaciteit behoudt. Maar als een andere persoon de gewoonte heeft om te stoppen bij 80%, zal de batterij van zijn telefoon waarschijnlijk nog steeds met meer dan 90% efficiëntie werken, zelfs na een heel jaar regelmatig gebruik.
Gedeeltelijke ontladingen verkleinen de belasting op batterijmaterialen door mechanische spanning te verminderen tijdens laad-ontlaadcycli. Beperkt gebruik (bijvoorbeeld 20–40% ontlading voor het opladen) beperkt uitzetting en krimp van elektroden, terwijl diepe cycli extremer structurele veranderingen forceren die barsten in kathodes en instabiliteit in elektrolytinterfaces bevorderen.
Studies tonen aan dat batterijen die worden blootgesteld aan 100% ontladingsdiepte (DoD), capaciteit drie keer sneller verliezen dan batterijen die worden gebruikt met 50% DoD. De industriegebruikelijke praktijk weerspiegelt dit, waarbij wordt geëmphasiseerd gedeeltelijk te ontladen om roosterdegradatie in actieve materialen te voorkomen.
De relatie tussen ontladingsdiepte en levensduur volgt een logaritmische trend:
| Ontlaaddiepte (DOD) | Gemiddelde levensduur (Li-ion) |
|---|---|
| 100% | 300–500 cycli |
| 80% | 600–1.000 cycli |
| 50% | 1.200–2.000 cycli |
| 20% | 3.000+ cycli |
Het beperken van de batterijontlading tot ongeveer 50% diepte van ontlading beschermt eigenlijk de kristalstructuur binnen die nikkel-mangaan-kobaltkathodes en zorgt voor stabiliteit op ionair niveau. Onderzoek van vorig jaar toonde ook interessante resultaten. Wanneer batterijen werden gebruikt bij ongeveer de helft van hun capaciteit, behielden ze ruwweg 92% van hun oorspronkelijke vermogen, zelfs na 1.000 laadcycli. Maar wanneer mensen ze elke keer volledig lieten leeglopen, hadden dezelfde batterijen bij cyclus nummer 400 al bijna 40% van hun capaciteit verloren. Dat maakt een groot verschil. Voor toepassingen waar betrouwbaarheid het belangrijkst is, zoals levensreddende medische apparatuur of opslag van zonne-energie, loont deze aanpak met oppervlakkige cycli zich op lange termijn.
Lithium-ionbatterijen slijten het snelst wanneer ze op hoge voltage-niveaus worden gehouden, vooral rond de 4,2 volt per cel. Volgens recente studies vermindert het houden van de batterijlading tussen de 20% en 80% de chemische belasting binnen de batterijcellen met ongeveer twee derde, vergeleken met het helemaal leeg- tot volledig opladen (zoals vermeld in de Jefferson WI Industrial Battery Study uit 2023). Zelfs korte perioden van overladen kunnen ervoor zorgen dat de interne temperatuur gevaarlijk hoog oploopt, wat de kans vergroot op een ernstig fenomeen genaamd thermische doorloping. Hoewel veel nieuwere laders automatisch overschakelen naar een langzamere laadmodus bij ongeveer 80%, leidt het te lang aangesloten houden van batterijen wanneer ze volledig zijn opgeladen nog steeds tot afbraak van de elektrolytoplossing binnenin. Daarom ontkoppelen slimme gebruikers hun apparaten vaak al voordat de indicator volledig vol aan geeft.
Hitte is een belangrijke bijdrage aan batterijveroudering. Voor elke 8°C (15°F) boven de 35°C (95°F) verdubbelt de verouderingssnelheid. Een studie van het Idaho National Laboratory (2022) toonde aan dat lithium-ionbatterijen die op 40°C werden gebruikt, de helft van hun capaciteit verloren in de helft van het aantal cycli in vergelijking met die op 20°C werden gebruikt. Eenvoudige voorzorgsmaatregelen helpen:
Inferieure laders beschikken vaak niet over juiste spanningsregulering, waardoor batterijen worden blootgesteld aan schadelijke fluctuaties. Een sectorrapport uit 2024 onthulde dat 78% van de niet-gecertificeerde USB-C-laders de veilige spanningslimieten met meer dan 10% overschreden. Om de batterijgezondheid te beschermen, kies laders met:
Dit misverstand komt van oudere nikkel-cadmiumbatterijen, die last hadden van het zogenaamde 'geheugeneffect'. Moderne lithium-ionbatterijen presteren het best bij frequente, gedeeltelijke ladingen. Diepe ontladingen verhogen de elektrochemische belasting en versnellen capaciteitsverlies. Bijvoorbeeld: het schakelen tussen 40% en 80% laadniveau vermindert degradatie met 30% in vergelijking met volledige 0%–100% cycli.
Moderne batterijbeheersystemen voorkomen dat er overladen plaatsvindt, maar het langdurig volledig opladen van een batterij, met name het opladen 's nachts, zet de chemische componenten binnenin toch extra onder druk. Recente thermische beeldtests uit 2023 toonden ook iets interessants aan. Batterijen die 's nachts verbonden bleven terwijl ze sliepen, liepen intern ongeveer 8 graden Celsius warmer dan batterijen die gedurende de dag in kortere periodes werden opgeladen. De meeste mensen merken dat het optrekken van de stekker wanneer hun apparaat ongeveer 80 tot 90 procent geladen is, het beste werkt voor dagelijks gebruik. Deze aanpak vermindert hoe lang de batterijcellen onder hoge voltagecondities staan, wat helpt om hun levensduur te verlengen.
Korte ontladingen verlengen de levensduur van de batterij aanzienlijk — een ontlading van 50% levert ongeveer twee keer zoveel cycli op als volledige ontladingen. Ontwikkel deze gewoonten:
Snel opladen genereert tot 40% meer warmte dan standaard opladen, wat de thermische belasting op anodematerialen verhoogt. Versnelde verouderingstests tonen aan dat dit componenten 2,3 keer sneller kan doen verslechteren. Gebruik snel opladen alleen wanneer nodig, en verwijder beschermhoesjes tijdens hoge-snelheidsessies om betere warmteafvoer te waarborgen en de batterijkwaliteit te behouden.