Overcharging kye ki?

Okucaajinga okusukkiridde kubaawo nga bbaatule efunye amasannyalaze agasukka ku busobozi bwayo obusinga obunene, ekivaako vvulovumenti okusukka emitendera egy’okukola obulungi. Ku bbaatule za lithium-ion-obutoffaali obuddamu okucaajinga obuwa amaanyi ebyuma ebisinga eby’omulembe nga bitambuza ayoni za lithium wakati wa electrodes-okucaajinga okusukkiridde kubaawo nga vvulovumenti esukkulumye ku 4.2V buli katoffaali, ekivaako okuzimba ebbugumu, okuvunda kw’eddagala, n’okudduka okuyinza okubaawo olw’ebbugumu.

Okutegeera bbaatule ya lithium ion kye ki kyetaagisa okutunuulira ensengekera yaayo ey’omusingi n’enkola yaayo. Battery ya lithium-ion kye kyuma ekitereka amasoboza ekiddamu okucaajinga ekikola amasannyalaze nga kitambuza amasannyalaze ga lithium wakati wa electrodes bbiri-kathode (positive) ne anode (negative)-nga kiyita mu electrolyte ey’amazzi. Battery zino zifuga ebyuma eby’omulembe kubanga zipakira amaanyi amangi mu bupapula obutono obutono ate nga ziwagira ebikumi n’ebikumi by’enzirukanya y’okuzzaamu amaanyi.

Ebitundu ebikulu bikolagana mu mazina amatuufu. Cathode etera okubaamu okisayidi z’ebyuma bya lithium nga lithium cobalt oxide oba lithium iron phosphate. Anode erimu layeri za kaboni eza graphite ezisobola okuyingiza ion za lithium wakati w’ebipande byabwe ebya atomu. Oluwuzi olw’okwawula luziyiza okukwatagana obutereevu wakati w’obusannyalazo ate nga lukkiriza okuyita kwa ion. Ekirungo ky’obusannyalazo-kitera okuba omunnyo gwa litiyamu ogusaanuuse mu biwunyiriza ebiramu-kitambuza ayoni naye si obusannyalazo.

Mu kiseera ky’okufulumya, amasannyalaze ga lithium gakulukuta okuva mu anode okuyita mu electrolyte okutuuka mu cathode, ate obusannyalazo buyita mu circuit ey’ebweru nga buwa amaanyi ekyuma kyo. Okucaajinga kuzzaawo enkola eno: amaanyi ag’ebweru gavuga ayoni okudda mu anode okutereka. Okuddamu kuno kusobozesa enkumi n’enkumi z’enzirukanya y’okufulumya chajingi-nga obusobozi tebunnakendeera nnyo.

Enkola eno ennungi ennyonyola lwaki tekinologiya wa lithium-ion awa buli kimu amaanyi okuva ku ssimu ez’amaanyi okutuuka ku mmotoka ez’amasannyalaze. Obuzito bwa atomu obutono obwa litiyamu buwa density y’amasoboza eya waggulu-mu ngeri entuufu 150-250 Wh/kg bw’ogeraageranya ne 30-50 Wh/kg ku bbaatule za lead-acid. Voltage ey’erinnya eya 3.6-3.7V buli cell kitegeeza nti cells ntono ezeetaagisa ku voltage eweereddwa, ekikendeeza ku buzito n’obuzibu.

Naye, kemiko eno y’emu efuula bbaatule za lithium-ion ez’amaanyi era zizifuula eziyinza okucaajinga ennyo.

Battery za lithium-ion amaanyi mu byuma ebisinga eby’omulembe nga biyita mu nsengekera za kemiko ezikyusibwakyusibwa ezitambuza ion za lithium wakati wa electrodes. Battery bw’ecaajinga mu ngeri eya bulijjo, ayoni za lithium zitambula okuva mu katodi okutuuka mu anode ne zeeyingiza mu nsengekera ya grafayiti. Enkola eno etereka amasoboza mu ngeri ennungi mu kkomo lya vvulovumenti eryategekebwa.

Mu kiseera ky’okucaajinga ekisukkiridde, enkola eziwerako ezizikiriza zikola. Okulinnya kwa vvulovumenti okuyita ku 4.2V kuleeta okusiiga kwa litiyamu-ebifo bya litiyamu eby’ebyuma bitondebwa ku ngulu wa anode okusinga okuyingira obulungi mu grafayiti. Ebitereke bino bikola ensengekera eziringa empiso- eziyitibwa dendrites ezisobola okufumita oluwuzi olwawula wakati wa electrodes, ekivaamu short circuits ez’omunda.

Okunoonyereza okuva mu 2024 kulaga nti okucaajinga okusukkiridde kwanguyira ng’ebbugumu likka. Ku -10℃, obuziyiza obw’omunda bweyongera nnyo, ekifuula ekkomo lya vvulovumenti eryangu okumenya ne bwe wabaawo amasannyalaze aga chajingi aga bulijjo. Okunoonyereza okumu kwawandiika bbaatule ezicaajinga ku 0.2C ne 1C ku bbugumu eri wansi, ne kizuula nti okucaajinga okusukkiridde katono kivaamu obumpi obw’omunda n’okukulukuta kw’omukung’aanya wa kasasiro mu wiiki ntono okusinga emyezi.

Katodi efuna enkola yaayo ey’okuvunda. Okuggya lithium ekisusse mu bintu bya cathode nga lithium cobalt oxide kireeta okugwa kw’ensengekera, ne kifulumya oxygen eyanguya okuvunda kw’obusannyalazo. Ekisenge kino kivaamu ebbugumu ne ggaasi, ne kisitula puleesa ey’omunda. Puleesa bw’esukka nga 500 psi, ekisenge kya bbaatule kifulumya empewo-oluusi mu ngeri ey’okubwatuka.

Ebbugumu lirinnya nnyo mu kiseera ky’okulemererwa okusasula okusukkiridde. Okugezesebwa mu laboratory kulaga nti ebbugumu lirinnya okuva ku kifo kya bulijjo eky’okukola (25-35℃) okutuuka ku diguli ezisukka mu 780 mu kiseera ky’okudduka okw’ebbugumu. Okukola ebbugumu kuva mu nsonda eziwera: Okubuguma kwa Joule okuva mu kasasiro omungi, ensengekera z’ebbali ez’obugumu obw’ebweru mu busannyalazo, n’okwokya ggaasi ezifulumizibwa.

Overcharging

Bayinginiya ba bbaatule bazuula emitendera egy’enjawulo egy’okulemererwa okusinziira ku bitundu ku kikumi eby’embeera ya chajingi.

Omutendera 1 (100-120% SOC) .: Okusasula okusukkiridde okwa bulijjo kutandika. Voltage erinnya buli lukya ate nga current esigala nga efugibwa. Obuziyiza obw’omunda bweyongera nga oluwuzi lwa SEI (solid electrolyte interphase) lugonvuwa ku anode. Okufuna ebbugumu kusigala nga kwa kigero, mu bujjuvu diguli 5-10 waggulu w’ekifo.

Omutendera ogwokubiri (120-140% SOC): Okusiiga lithium kufuuka kulabika. Lithium ow’ekyuma akuŋŋaanyizibwa ku ngulu wa anode, n’alya obusannyalazo okuyita mu nsengekera ezikola ebbugumu ne ggaasi. Battery eyinza okuzimba katono nga puleesa y’omunda yeeyongera. Ebipimo by’obusobozi mu mutendera guno biraga okufiirwa okw’olubeerera ebitundu 10-15%.

Omutendera ogw’okusatu (140-160% SOC): Okukula kwa dendrite kwanguyira. Ensengekera za litiyamu eziringa empiso-ziziba ekituli wakati w’obusannyalazo. Micro-shorts zikula, ne zireeta okubuguma mu kitundu. Okukola ggaasi kweyongera nnyo okuva mu kuwunyiriza kw’obusannyalazo (electrolyte oxidation) n’okuvunda kwa katodi. Voltage ya battery efuuka erratic.

Stage 4 (>160% SOC): Omuddusi w'ebbugumu atandise. Ebbugumu ery’omunda lisukka diguli 130 , ekivaako okusaanuuka kwa separator. Full internal short circuit ebaawo, efulumya amasoboza agaterekeddwa mu bwangu. Mu sikonda ntono, ebbugumu liyinza okubuuka okutuuka ku diguli ebikumi ebiwerako. Ekisenge kyakutuka, ne kifulumya omukka ogwokya era nga guyinza okukwata omuliro.

Okukulaakulana kuno kwawukana okusinziira ku kemiko. Battery za lithium iron phosphate (LiFePO4) zigumira okucaajinga okusukkiridde okusinga enjawulo za lithium cobalt oxide olw’ensengekera za katodi ezitebenkedde. Naye, kemiko zonna eza lithium-ion zoolekedde okwonooneka nga zisukkiridde okucaajinga ekimala.

Battery ya lithium-ion etaliiko circuit ya bukuumi ereeta obulabe obw’amaanyi. Enkola z’okuddukanya bbaatule (BMS) zikola ng’obukuumi obusookerwako okuva ku mbeera ezisukkiridde okucaajinga nga ziyita mu kulondoola obutasalako n’okuyingira mu nsonga mu ngeri ey’amaanyi.

BMS erondoola ebipimo bisatu ebikulu mu kiseera ekituufu-: vvulovumenti y’obutoffaali (epimiddwa mu milivolti), okutambula kwa kasasiro (mu amperes), n’ebbugumu (mu ngeri entuufu mu bifo ebingi okubuna bbaatule). Enkola ez’omulembe zigezesa emiwendo gino emirundi ebikumi n’ebikumi buli sikonda, nga zigeraageranya ebisomeddwa ku bipimo by’obukuumi ebitegekeddwa.

Obutoffaali bwonna bwe busemberera 4.2V-ekisinga obunene ekya bulijjo ku butoffaali bwa lithium-ion-BMS ekendeeza ku kasasiro w’okucaajinga mu ngeri ey’otoma. Taping eno eyongera ku budde bw’okucaajinga naye eremesa vvulovumenti okusukka. Singa vvulovumenti yeeyongera okulinnya wadde nga kasasiro akendedde, enkola eno esala ddala chajingi ng’eggulawo switch za MOSFET mu kkubo lya circuit.

Okutebenkeza obutoffaali kwongera ku layeri endala ey’obukuumi. Obutoffaali obw’enjawulo mu bbaatule tebutera kukuuma mbeera za chajingi ezifaanagana olw’enjawulo entonotono mu kukola n’engeri y’okukozesaamu. BMS erondoola buli katoffaali nga yeetongodde era n’eddamu okugabanya chajingi okutangira obutoffaali bwonna obumu okucaajinga ennyo ate obulala ne busigala mabega. Passive balancing esaasaanya amasoboza agasukkiridde nga ebbugumu okuyita mu resistors; active balancing ekyusa amasoboza wakati w’obutoffaali okusobola okukola obulungi.

Okulondoola ebbugumu kuleeta enkola z’okuddukanya ebbugumu. Battery ezisinga obungi eza lithium-ion zirimu sensa z’ebbugumu eziwera eziteekeddwa okumpi n’obutoffaali obutera okubuguma. Ebbugumu bwe lisukka diguli 45 mu kiseera ky’okucaajinga, BMS ekendeeza ku kasasiro oba okukola enkola z’okunyogoza. Above 60℃, okucaajinga kuyimirira ddala okuziyiza ebbugumu okudduka.

Smart chargers zikwatagana n’enkola za BMS nga ziyita mu nkola z’empuliziganya. Chaja efuna data y’embeera ya bbaatule mu kiseera ekituufu era n’etereeza vvulovumenti yaayo efuluma ne kasasiro okusinziira ku ekyo. Empuliziganya eno ey'engeri bbiri-eziyiza embeera nga ensengeka za chajingi zikontana n'obusobozi bwa bbaatule.

Data y'omu nnimiro okuva mu kuteekebwawo kwa 2024-2025 eraga nti yuniti za BMS ezitegekeddwa obulungi zituuka ku miwendo gy'okulemererwa wansi wa 0.3%-ekyo kitono okusinga okulemererwa 3 ku buli bbaatule 1,000. Kino kitegeeza okulongoosa okw’amaanyi okuva ku bbaatule za lithium-ion ezaasooka, ezaafuna emiwendo gy’okulemererwa nga 1 ku bukadde 10 bwe zikozesebwa mu butuufu naye nga za waggulu nnyo ng’obukuumi bulemereddwa.

Obubonero bw’omubiri bulabika nga bbaatule zifunye okucaajinga okusukkiridde, wadde ng’okwonooneka okumu kusigala nga tekulabika okutuusa nga bakebereddwa omulimu.

Okuzimba kukwata ekifo ky’ekisinga okweyoleka. Battery ezisukkiridde okucaajinga zifuna okubumbulukuka nga puleesa ya ggaasi ey’omunda ekyusakyusa ekisenge. Obutoffaali bw’ensawo ya lithium-ion kino bulaga bulungi, nga bugaziwa ng’emitto. Obutoffaali obulinga ssiringi buyinza okulaga okuzimba okutali kwa maanyi, naye okupima n’obwegendereza kiraga nti dayamita yeeyongedde.

Ebbugumu erisukkiridde nga oba oluvannyuma lw’okucaajinga liraga obuzibu. Battery ekola obulungi ekola ebbugumu erimu-mu ngeri entuufu diguli 5-9 F waggulu w’ekifo mu kiseera ky’okucaajinga okwa bulijjo. Ebbugumu erisinga ku lino eryeyoleka naddala nga bbaatule ewulira ng’eyokya okugikwatako oluvannyuma lw’eddakiika eziwera ng’ovudde ku chajingi, kiraga nti ecaajinga nnyo oba eyonoonese munda.

Okukendeera kw’obusobozi kweyolekera mpolampola. Battery ezisukkiridde okucaajinga enfunda eziwera zikwata chajingi ntono okumala ekiseera. Ekyuma ekyali kimala essaawa 8 wakati w’okucaajinga kiyinza okukka okutuuka ku ssaawa 5-6 oluvannyuma lw’okucaajinga ekisusse okumala ebbanga. Apps ezilondoola bbaatule zisobola okulondoola okukendeera kuno nga zigeraageranya obusobozi obuliwo kati n’obusobozi bwa dizayini.

Ebipimo bya vvulovumenti biwa amawulire agakwata ku kuzuula obulwadde. Ng’okozesa multimeter, kebera vvulovumenti ya bbaatule ng’ekyuma kimaze okuwummula okumala essaawa eziwera (si amangu ddala nga kimaze okucaajinga oba okufuluma, kubanga okusoma kujja kuba tekutuufu). Okusoma kwa vvulovumenti eya waggulu obutakyukakyuka-okusukka 4.2V buli katoffaali ku lithium-ion-ya bulijjo kukakasa ensonga z'okucaajinga okusukkiridde.

Okukulukuta kulabika mu mbeera ez’amaanyi. Ebisigadde eby’obuwunga obweru okwetooloola terminals oba okukulukuta kw’amazzi okuva mu kisenge kya bbaatule kiraga okutoloka kw’obusannyalazo. Kino kya bulabe; lithium battery electrolytes zirimu ebirungo eby’obutwa era ebiyinza okukwata omuliro. Battery ezikulukuta tezirina kukozesebwa.

Obuwoowo bulabula ku kumenya eddagala. Akawoowo k’eddagala eringa salufa- oba akawooma okuva mu bbaatule naddala nga ecaajinga oba oluvannyuma lw’okucaajinga, kalaga okuvunda kw’obusannyalazo olw’ebbugumu erisukkiridde. Akawoowo kano katera okukulembera okulemererwa okw’amaanyi ennyo.

Obutakwatagana mu nkola y’emirimu bulaga obutakwatagana mu butoffaali. Singa ekyuma kiggalawo nga tosuubira wadde nga kiraga nti 30-40% charge esigadde, cells ezimu mu battery pack ziyinza okwonooneka olw’okucaajinga ennyo ate endala ne zikuuma capacity.

Overcharging

Enkola z’okuziyiza zaawukana okusinziira ku nkola, okuva ku byuma ebitono ebikozesebwa okutuuka ku kutereka amaanyi amanene-.

Essimu ez’amaanyi ne Laptops: Ebyuma eby’omulembe birimu enzirukanya y’amasannyalaze ey’omulembe mu by’ekikugu eziyiza okucaajinga okusukkiridde okwa nnamaddala. Circuit ya chajingi eyimiriza okutambula kwa kasasiro ku busobozi bwa 100%. Naye, okukuuma ebyuma nga bisibiddwa mu ssimu obutasalako kireeta enzirukanya z’okucaajinga ezikulukuta-amaanyi amatono gajjuza okufuluma mu butonde, ekivaako enzirukanya ya micro-. Wadde nga mu by’ekikugu tekisukkiridde okucaajinga, kino kivaamu ebbugumu n’okunyigiriza bbaatule. Enkola ennungamu erimu okuggyamu pulaagi nga ecaajinga mu bujjuvu oba okukozesa ebikozesebwa mu kucaajinga ebikyukakyuka ebisangibwa mu byuma ebipya ebiyiga engeri y’okukozesaamu ne bilwawo okucaajinga mu bujjuvu okutuusa lwe kyetaagisa.

Mmotoka Ez'amasannyalaze: EVs zikozesa enkola za BMS ez’omulembe eziddukanya ebikumi n’ebikumi by’obutoffaali. Enkola zino zikozesa layers ez’obukuumi eziwera: okulondoola ku ddaala ly’obutoffaali-, okuddukanya ebbugumu okuyita mu kunyogoza amazzi, n’ekkomo ly’omusannyalazo erikakasibwa mu pulogulaamu-. EV nnyingi zikkiriza bannannyini zo okuteekawo emitendera egisinga obunene egy’okusasula-80% oba 90% okusinga 100%-okukozesebwa buli lunaku, nga batereka ssente enzijuvu ku lugendo oluwanvu. Kino kikendeeza ku situleesi okuva mu mbeera za vvulovumenti enkulu. Okucaajinga ku miwendo egya wansi (Level 1 oba Level 2) okusinga okucaajinga amangu mu DC nakyo kikendeeza ku bulabe bw’okusasula okusukkiridde nga kisobozesa okuddukanya obulungi ebbugumu.

Ebikozesebwa mu Masannyalaze n’Ebyuma Ebisanyukirwamu: Battery za lithium polymer ezitera okubeera mu mmotoka za RC, drones, n’ebikozesebwa ebitaliiko waya zeetaaga okulondoola n’obwegendereza. Kozesa chajingi ezikoleddwa mu ngeri ey’enjawulo ku kemiko ya bbaatule n’omuwendo gw’obutoffaali. Balance charging ekakasa nti cells zonna zituuka ku voltage y’emu. Tolekangako bbaatule zino ku chajingi okumala ebbanga eddene nga tolabirirwa. Okutereka ku 3.7-3.8V buli katoffaali (nga 40-50% charge) okusinga okucaajinga mu bujjuvu kikendeeza ku kuvunda okumala ebbanga eddene.

Okutereka Amasoboza Agazzibwawo: Enkola za bbaatule z’awaka ezivuga obugaali buli lunaku okuva ku bipande by’enjuba zeetaaga obukuumi obw’amaanyi obwa BMS n’okusengeka obulungi charge controller. Ekintu ekifuga chajingi kirina okukwatagana n’ebiragiro ebikwata ku kemiko wa bbaatule. Ku bbaatule za LiFePO4, kino kitera okutegeeza 14.4-14.6V ku nkola ez’erinnya eza 12V. Okukola pulogulaamu ya float voltage mu butuufu-ebiseera ebisinga 13.4-13.6V ku LiFePO4-kiziyiza okucaajinga okutambula obutasalako oluvannyuma lwa bbaatule okutuuka ku busobozi.

Okukozesa mu nnyanja ne RV: Battery za lead-acid mu byafaayo ze zafuga enkola zino naye okwettanira lithium-ion kweyongera. Nga ozzaawo bbaatule za lithium mu nkola ezikoleddwa ku lead-acid, enkola y’okucaajinga erina okuddamu okutegekebwa. Voltages z’okucaajinga asidi eza lead-(14.8V oba okusingawo) zijja kusukkiridde okucaajinga kemiko za lithium ezisinga obungi. Okuteeka chaja oba converter ekwatagana ne lithium-kiziyiza okwonooneka.

Ebikozesebwa mu Makolero ne Sitoowa: Forklifts n'ebyuma ebirala eby'amakolero byeyongera okukozesa bbaatule za lithium-ion olw'obusobozi bwazo obw'okucaajinga amangu n'obulamu obuwanvu obw'enzirukanya. Okuteeka kuno kuganyulwa mu kusasula omukisa-entuula ennyimpi ez'okusasula mu biseera by'okuwummulamu okusinga okusasula mu bujjuvu ekiro. BMS erina okuwagira enkola eno ey’okukozesa awatali kukungaanya kwonooneka okuva mu nsengekera za chajingi ezitajjuvu oba okuziyiza okucaajinga okusukkiridde mu kiseera ekiwanvu eky’okuyimirira.

Okucaajinga okusinziira ku bbugumu-kyongera okuyiiya ku nkola z’okuziyiza. Battery za lithium-ion tezirina kucaajinga wansi wa diguli 0 (32℃F) kuba kino kitumbula okusiiga lithium ne ku vvulovumenti eza bulijjo. Enkola za BMS ez’omutindo zilemesa okucaajinga wansi w’omusingi guno era ziyinza okusobozesa okubuguma kw’obutoffaali nga tezinnaba kukkiriza kutambula kwa kasasiro.

Obuzibu bwa chajingi buleeta obulabe bw’okucaajinga ennyo wadde nga bbaatule ekuuma. Okutegeera engeri z‟okulemererwa kiyamba okuzuula embeera ez‟akabi nga tekunnabaawo kwonooneka.

Okulemererwa kw’okulungamya vvulovumenti kwe kusinga olukalala lw’ebizibu bya chajingi. Chaja zikozesa ebyuma ebitereeza vvulovumenti okukuuma amaanyi agafuluma nga gatebenkedde. Ebitundu bino bwe biremererwa-ebiseera ebisinga okuva ku myaka, okunyigirizibwa kw’ebbugumu, oba okulinnya kw’amaanyi-voltage efuluma esobola okulinnya nnyo waggulu w’ebiragiro. Chaja ewereddwa 4.2V eyinza okutuusa 5V oba okusingawo, circuits ezikuuma bbaatule ezisukkiridde.

Ensonga z’okulungamya eziriwo kati zireeta embeera ezigenda mpola naye nga ziyonoona kyenkanyi. Chaja ezikoleddwa okukendeeza ku kasasiro nga bbaatule zisemberera chajingi enzijuvu oluusi zilemererwa mu mbeera ya kasasiro etakyukakyuka-, nga zigenda mu maaso n’okusika amperage esinga obunene ne ku vvulovumenti ennene. Kino kiwaliriza amaanyi agasukkiridde okuyingira mu bbaatule, ne kivaamu ebbugumu ne puleesa.

Chaja za generic oba ez’ebicupuli zirina akabi ak’enjawulo. Ebintu bino biyinza obutaba na circuits entuufu ezifuga, okukozesa ebitundu ebitali ku mutindo, oba nga birina obuzibu mu dizayini. Okugezesa okukolebwa ebibiina ebikuuma abakozesa bulijjo kusanga chajingi za layisi ezisukka vvulovumenti ey’obukuumi n’ebiragiro bya kasasiro. Ensimbi ezikekkereza zibula bwe zisaanyizzaawo bbaatule oba nga zireese obulabe bw’omuliro.

Chaja ezitakwatagana zoonoona bbaatule nga ziyita mu butakwatagana bwa vvulovumenti ne kasasiro. Okukozesa chajingi y’essimu eya 5V ku kyuma kya 3.7V, oba chajingi eyakolebwa ku bbaatule ezisinziira ku nickel-ku butoffaali bwa lithium-ion, kikakasa obuzibu. Bulijjo kakasa nti ebikwata ku chajingi bikwatagana n’ebyetaago bya bbaatule.

Okwonooneka mu mubiri kwa chajingi okuva mu matondo, okukwatibwa amazzi, oba ensonga za waya kiyinza okukyusa engeri y’amasannyalaze. Waya ezikutuse zikola obuziyiza obukyusa enneeyisa y’okucaajinga. Amazzi okwonooneka kuyinza okuleeta short circuits munda mu charger, ekivaako okufulumya okutafugibwa.

Ebibalo okuva mu kunoonyereza ku bukuumi bw’ebintu biraga ebibaddewo ebikwata ku chajingi-ebivaako ebitundu nga 25% ku bbaatule ya lithium-ion okulemererwa. Okulonda obulungi chajingi, okwekenneenya buli luvannyuma lwa kiseera oba teyonoonese, n’okukyusa yuniti ezikaddiye kikendeeza nnyo ku bulabe bw’okucaajinga ekisukkiridde.

Si bbaatule zonna eza lithium-ion nti ziddamu mu ngeri y’emu okucaajinga ennyo. Kemiko y’esalawo emitendera gy’okugumiikiriza n’engeri y’okulemererwa.

Okisayidi wa Lithium Cobalt (LCO) .: Etera okubeera mu ssimu ez’amaanyi ne laptop, LCO ekola amaanyi amangi naye nga tegumiikiriza bulungi ssente ezisukkiridde. Katodi efuuka etali nnywevu nnyo waggulu wa 4.2V, n’efulumya okisigyeni akolagana n’amaanyi n’obusannyalazo. Battery za LCO zeetaaga ekkomo lya vvulovumenti enkakali n’obukuumi obw’amaanyi obwa BMS. Okucaajinga ennyo wadde 0.1V kyanguya okuvunda mu ngeri eyeetegeerekeka.

Ekirungo kya Lithium Iron Phosphate (LiFePO4) .: Emanyiddwa olw’obukuumi, LiFePO4 ekwata bulungi okucaajinga okusukkiridde okusinga kemiko endala olw’ensengekera ya iron phosphate cathode enywevu. Voltage plateau eri wansi (3.65V buli cell) era esingako, ekifuula overcharge obutaba nnyo. Ne bwe kiba kisukkiridde okucaajinga, LiFePO4 ekola ebbugumu ne ggaasi ebitono. Naye, okucaajinga ennyo enfunda eziwera kikyaleeta okufiirwa kw’obusobozi okw’olubeerera n’okukendeeza ku bulamu bw’enzirukanya. Obuziyiza obw’omunda obweyongedde okuva mu kucaajinga ekisukkiridde bukuŋŋaanyizibwa okumala ekiseera, okukkakkana ng’obutoffaali tebusobola kukozesebwa.

Lithium Nickel Manganese Kobalti Okisayidi (NMC) .: Ekozesebwa nnyo mu mmotoka ez’amasannyalaze, NMC ekwataganya amaanyi n’okutebenkera okulungi. Voltage esinga obunene etera okutuuka ku 4.2V buli cell. NMC egumiikiriza okusasula okusukkiridde okutonotono okusinga LCO naye nga kubi okusinga LiFePO4. Omuwendo gw’okwebuguma mu kiseera ky’okusasula ekisusse guli wansi okusinga LCO, kiwa obudde obusingako katono enkola z’obukuumi okuddamu nga tezinnadduka mu bbugumu.

Okisayidi wa Lithium Manganese (LMO) .: Ebikozesebwa mu masannyalaze n’ebyuma eby’obujjanjabi bikozesa LMO olw’emiwendo gyayo egy’okufulumya amazzi amangi n’okunyweza ebbugumu. Ensengekera ya spinel ey’ebitundu bisatu-esobozesa okutambula kwa lithium ion okw’amangu naye ekoma ku bulamu bw’enzirukanya ne mu mbeera eza bulijjo. Okusasula okusukkiridde kwanguyiza okufa kw’obusobozi obuliwo edda, mu ngeri entuufu okukendeeza ku bulamu obw’omugaso okuva ku nsengekera 700 okutuuka ku 300-400.

Lithium Nickel Cobalt Aluminiyamu Okisayidi (NCA) .: Tesla ne EV endala eza premium zikozesa NCA olw’amaanyi ag’enjawulo. Wabula NCA ekwata ekifo kya kemiko ezitali nnywevu nga zisukkiridde okusasulwa. Ebirimu nikele ebingi bifuula katodi okukola ku vvulovumenti eziri waggulu. Kemiko eno yeetaaga okuddukanya ebbugumu mu ngeri ey’ekikugu n’okufuga vvulovumenti mu ngeri entuufu.

Okunoonyereza okwakakolebwa ku kucaajinga okusukkiridde okutambula obutasalako-nga bbaatule oluusi zicaajinga okusukka ekkomo okusinga buli kiseera-kulaga okwonooneka okukuŋŋaanyizibwa mu kemiko zonna. Ne bwe bibaawo mu bufunze okujjula okusukkiridde bireeta enkyukakyuka mu nsengekera ya microscopic: okukutuka kw’obutundutundu bwa katodi, okusaanuuka kw’ebyuma ebikyukakyuka, n’okutereka kungulu kwa anode. Ebitundu ebingi byongera ku bikolwa bino, ne binnyonnyola lwaki bbaatule oluusi ezisukkiridde zivunda mangu okusinga enkola z’okukozesa zokka ze ziteebereza.

Overcharging

Ebbugumu likwata nnyo ku byombi obulabe bw’okucaajinga ekisukkiridde n’obuzibu bw’ebivaamu. Embeera ennyogovu n’ebbugumu zireeta okusoomoozebwa okw’enjawulo.

Ebbugumu eri wansi lyongera ku bulabe bw’okucaajinga okusukkiridde okuyita mu buziyiza obw’omunda obw’amaanyi. Ku -10℃, obuziyiza bwa bbaatule ya lithium-ion buyinza okukubisaamu emirundi ebiri oba esatu bw’ogeraageranya n’ebbugumu erya bulijjo. Resistance eno egulumiziddwa ereetera voltage okulinnya amangu mu kiseera ky’okucaajinga ku current input y’emu. Chaja ezilondoola vvulovumenti ya bbaatule yokka ziyinza okutaputa vvulovumenti enkulu nga esemberera okucaajinga mu bujjuvu, naye kino kiraga obuziyiza obw’omunda okusinga embeera ya chajingi entuufu. Okugenda mu maaso n’okucaajinga olwo n’ocaajinga bbaatule ekisukkiridde.

Obudde obw’ennyogovu era butumbula okusiiga lithium ku mitendera egy’okusukkiridde okutono okusinga embeera ey’ebbugumu. Mu budde obwabulijjo ion za lithium zirina okutuuka ku anode ne ziyingizibwa wakati wa layers za graphite. Ebbugumu eryannyogoga likendeeza ku nkola eno ey’okuyingiza. Ayoni zituuma ku ngulu wa anode mu kifo ky’ekyo, ne zikola ebifo eby’ebyuma. Okusiiga kuno kuyinza okutandika ku vvulovumenti eziri wansi w’ezo ezitwalibwa ng’okucaajinga ennyo ku bbugumu erya bulijjo.

Okunoonyereza okuva mu 2024 nga kwekenneenya obutoffaali bwa LFP ku diguli -10 kwazuula nti okucaajinga ennyo okutuuka ku 4.0-4.8V kyaleeta okuvunda amangu. Obusobozi bwakendeera ebitundu 30-40% oluvannyuma lw’enzirukanya ya chajingi 50 zokka, bw’ogeraageranya n’okufiirwa ebitundu 5-10% ku kukola ku bbugumu ly’ekisenge. Ekkomo ly’okubwatuka erya wansi (LEL) erya ggaasi ezidduka mu bbugumu nalyo lyakendeera, ekitegeeza nti ggaasi okuzimba entono eyeetaagisa mu mbeera z’okubwatuka.

Ebbugumu erya waggulu lireeta ekizibu ekikontana-likendeeza ku budde wakati w’okuzuula okusajjula okusukkiridde n’okudduka okw’ebbugumu. Ebbugumu lyanguya enkola zonna ez’eddagala mu bbaatule. Battery esukkiridde okucaajinga ku diguli 40 eyinza okutuuka ku thermal runaway mu ddakiika ntono, ate nga esukkiridde okucaajinga ku diguli 20 eyinza okutwala eddakiika 30. Eddirisa lino erifunze ery’okuddamu likendeeza ku bulungibwansi bw’enkola z’obukuumi.

Ebbugumu eriri mu kifo (ambient heat) lyongera ku bbugumu erikolebwa munda okuva mu kucaajinga ennyo, ne likola loopu y’okuddamu. Battery okucaajinga mu mmotoka eyokya (ebbugumu munda mu diguli 60) etandika ku bbugumu eriri waggulu. Okucaajinga ennyo kivaamu ebbugumu eddala. Omugatte guno gusika ebbugumu mu bifo eby’obulabe amangu okusinga ensonga zombi yokka.

Enkyukakyuka mu sizoni mu bikolwa bya bbaatule eraga ekikolwa kino eky’ebbugumu. Ebitongole ebizikiriza omuliro bitegeeza nti omuliro gwa bbaatule za lithium-ion gusingako mu myezi egy’obutiti, nga zisukkiridde okucaajinga n’ebbugumu eringi mu kifo ekivaamu okugatta okw’akabi. Mu ngeri y’emu, ekyeya kireeta ensonga nnyingi ezikwata ku chajingi-nga bbaatule ennyogovu zifuna obuzibu bw’okuziyiza munda.

Ebbugumu erisinga obulungi ery’okucaajinga bbaatule za lithium-ion ligwa wakati wa diguli 10-30 . Ebweru w’ekitundu kino, emiwendo gya chajingi girina okukendeera okusobola okusasula ebikosa ebbugumu. Enkola za BMS ez’omulembe zirimu enkola z’okuliyirira ebbugumu ezitereeza ebipimo by’okucaajinga okusinziira ku bbugumu lya bbaatule, okuziyiza okucaajinga okusukkiridde okwekuusa ku bbugumu.

Ekigambo "okusasula ssente ezisukkiridde" kisukka ku bbaatule ne kituuka mu by'enfuna n'amateeka, nga kino kitegeeza okusasuza emiwendo egisukkiridde oba okwongerako emisango egitali gya bwenkanya.

Mu nkolagana ya bizinensi, okusasuza ssente ezisukkiridde kitegeeza okusaba okusasula okusukka emiwendo egyakkiriziganyiziddwaako-ku oba ensaamusaamu. Omukozi asaba ddoola 5,000 olw’omulimu gwe bakkiriziganyizza ku ddoola 3,500, yeeyama okusasuza ssente ezisukkiridde. Mu ngeri y’emu, eby’okulya okwongera ebintu ku ssente ezitalagirwa oba okubala omugatte mu bukyamu kitegeeza okusasuza ssente ezisukkiridde. Ebiwandiiko ebikwata ku by’enfuna bikinnyonnyola mu ngeri ey’enjawulo ng’enjawulo y’emiwendo wakati w’emiwendo gy’akatale egy’okwekobaana n’emiwendo egy’okuvuganya egy’omutindo.

Amateeka agakwata ku kukuuma abakozesa mu bitundu bingi gakwata ku kusasula ssente ezisukkiridde mu by’obusuubuzi. Bizinensi ezizuuliddwa nga zisukkiridde mu ngeri entegeke ziweebwa ebibonerezo, okuddizibwa ssente, n’emisango egiyinza okuvunaanibwa olw’obufere. Obuzibu businziira ku kigendererwa-ensobi z’okusasula oluusi n’oluusi zifuna ekibonerezo ekitono okusinga enteekateeka ezigenderere okuggyamu okusasula okusukkiridde.

Mu nkola z’amateeka, okusasula ssente ezisukkiridde mu bawaabi ba gavumenti kitegeeza okuggulawo emisango egy’amaanyi okusinga obujulizi bwe buwagira. Abawaabi ba gavumenti bayinza okuvunaana obutemu obwa ddaala eryokubiri-ng’ate obujulizi bulaga nti omuntu atta omuntu mu ngeri ey’ekimpatiira, ne bateekawo ekifo eky’amaanyi eky’okuteesa okwewozaako. Bannamateeka b’abawawaabirwa baawula wakati w’okusasuza ssente ezisukkiridde mu ngeri ey’okwesimbye (okukubisaamu ebigambibwa mu ngeri etasaana) n’okusasula ssente ezisukkiridde mu ngeri ey’okwesimbye (okuvunaana ku mitendera egy’oku ntikko mu ngeri etasaana). Wadde nga kkooti zimalamu amaanyi enkola eno, emitendera egy’ensonga eziyinza okubaawo gifuula okugoba emisango egy’okusasula ssente ezisukkiridde okukaluba.

Enkozesa zino ezitali-bbaatule eza "okucaajinga ennyo" zigabana omulamwa ogw'awamu n'okucaajinga bbaatule okusukkiridde: okusukka ekkomo ettuufu kireeta obuzibu. Nga vvulovumenti esukkiridde bw’eyonoona bbaatule, n’okusasula okuyitiridde mu by’obusuubuzi oba mu mateeka kuleeta embeera ezitali za bwenkanya ezeetaagisa okuyingira mu nsonga.

Essimu ez’omulembe zizimbye-mu obukuumi obuyimiriza okucaajinga ku busobozi bwa 100%, okuziyiza okucaajinga okusukkiridde okw’ennono. Wabula okukuuma amasimu nga gateekeddwa mu ssimu obutasalako kireeta enzirukanya y’okucaajinga (trickle charging cycles) ezikola ebbugumu n’okunyigiriza bbaatule okumala ekiseera. Ebbugumu lino likendeeza ku bulamu bwa bbaatule mpolampola. Okuggyamu pulaagi ng’ocaajinga mu bujjuvu oba ng’okozesa ebikozesebwa mu kucaajinga ebikwatagana (adaptive charging features) kiyamba obulamu bwa bbaatule obulungi.

Obutoffaali bwa lithium-ion obwa bulijjo busukkiridde nga vvulovumenti esukka 4.2V buli katoffaali. Ku bbaatule ya laptop ey’obutoffaali 3, kino kitegeeza nti vvulovumenti ezisukka mu 12.6V ziraga nti esukkiridde okucaajinga. Battery za lithium iron phosphate (LiFePO4) zirina ekkomo erya wansi, mu bujjuvu 3.65V buli cell. Okukebera vvulovumenti kyetaagisa bbaatule okuwummula okumala essaawa eziwera okusobola okufuna okusoma okutuufu, kubanga vvulovumenti egenda erinnya okumala akaseera nga ecaajinga oba ng’efulumya.

Obudde bw’okulemererwa businziira ku buzibu bw’okucaajinga okusukkiridde ne kemiko ya bbaatule. Okucaajinga ennyo kiyinza okuvaako okudduka kw’ebbugumu mu ddakiika ntono okutuuka ku ssaawa ntono. Chronic mild overcharging ekendeeza ku busobozi mu wiiki okutuuka ku myezi, nga battery eraga 20-30% capacity loss oluvannyuma lwa 50-100 cycles bw’ogeraageranya n’okukola okwa bulijjo. Battery ezirina enkola z’obukuumi ezikola mu bujjuvu tezirema mu ngeri ya katyabaga wabula zifiirwa omulimu mpolampola.

Okucaajinga ennyo kireeta okwonooneka okw’olubeerera ku bintu bya bbaatule ebitasobola kudda mabega. Obutoffaali bwa katodi bwayatika, okusiiga kwa lithium kusigala ku anode, era okuvunda kw’obusannyalazo tekukyusibwa. Wadde ng’okuyimiriza okwongera okucaajinga ekisusse kiziyiza okwonooneka okulala, obusobozi obwali bufiiriddwa emabegako tebusobola kuzzibwawo. Battery ezisukkiridde ennyo nga ziraga okuzimba, okukulukuta, oba obusobozi wansi wa 60% ku original zirina okukyusibwa okusinga okugezaako okuddaabiriza.

Obulamu n’obukuumi bwa bbaatule bisinziira ku nkola entuufu ey’okucaajinga. Okutegeera enkola y’okucaajinga ssente ekisukkiridde kiyamba okutangira okwonooneka ka kibe nti ocaajinga ssimu ya ssimu ekiro oba ng’oddukanya mmotoka ey’amasannyalaze. Enkola z’obukuumi ziteredde nnyo, ekifudde okulemererwa okw’akatyabaga okutali kwa bulijjo ng’ebyuma bikola bulungi. Okukebera chajingi ne bbaatule buli kiseera, enkola entuufu ey’okutereka, n’okufaayo ku mbeera y’ebbugumu bikuuma bbaatule okukola obulungi mu bulamu bwe zigendereddwa.

Enkulaakulana ya kemiko wa bbaatule egenda mu maaso okutuuka ku nkola ezisingako obukuumi. Battery z’embeera enkalu-ezikolebwa mu kiseera kino zisuubiza obuziyiza obw’obuzaale obw’okucaajinga okusukkiridde nga zikyusa obusannyalazo obw’amazzi obuyinza okukwata omuliro ne ziteekebwamu ebintu ebikalu ebinywevu. Okutuusa nga tekinologiya ono akuze, enkola z’obukuumi eziriwo nga zigatta wamu n’enkola z’abakozesa ezimanyiddwa ziwa obukuumi obwesigika eri obuwumbi bwa bbaatule za lithium-ion ezikozesebwa buli lunaku.