литий ионные аккумуляторы чего боятся

5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы не столь «привередливы», как их никель-металл-гидридные собратья, но все равно требуют определенного ухода. Придерживаясь пяти простых правил, можно не только продлить жизненный цикл литий-ионных аккумуляторных батарей, но и повысить время работы мобильных устройств без подзарядки.

Не допускайте полного разряда. У литий-ионных аккумуляторов отсутствует так называемый эффект памяти, поэтому их можно и, более того, нужно заряжать, не дожидаясь разрядки до нуля. Многие производители рассчитывают срок жизни литий-ионного аккумулятора количеством циклов полного разряда (до 0%). Для качественных аккумуляторов это 400-600 циклов. Чтобы увеличить срок службы вашего литий-ионного аккумулятора, чаще заряжаете свой телефон. Оптимально, как только показатель заряда батареи опустится ниже отметки 10-20 процентов, можете ставить телефон на зарядку. Это увеличит количество циклов разряда до 1000-1100.
Данный процесс специалисты описывают таким показателем как Глубина Разряда (Depth Of Discharge). Если ваш телефон разряжен до 20%, то Глубина Разряда составляет 80%. В нижеприведенной таблице показана зависимость количества циклов разряда литий-ионного аккумулятора от Глубины Разряда:

Разряжайте раз в 3 месяца. Полный заряд на протяжении длительного времени также же вреден для литий-ионных аккумуляторов, как и постоянная разрядка до нуля.
Из-за крайне нестабильного процесса заряда (мы часто заряжаем телефон как придется, и где получится, от USB, от розетки, от внешнего аккумулятора и тд.) специалисты рекомендуют раз в 3 месяца полностью разряжать аккумулятор и после этот заряжать до 100% и подержать на зарядке 8-12 часов. Это помогает сбросить так называемый верхний и нижний флаги заряда аккумулятора. Более подробно об этом можно прочитать здесь.

Храните частично заряженными. Оптимальным состоянием для длительного хранения литий-ионного аккумулятора является уровень заряда от 30 до 50 процентов при температуре 15°C. Если же оставить батарею полностью заряженной, со временем ее емкость существенно снизится. А вот аккумулятор, который долгое время пылился на полке разряженным до нуля, скорее всего, уже не жилец – пора отправлять его на утилизацию.
В нижеприведенной таблице показано сколько остается емкости в литий-ионном аккумуляторе в зависимости от температуры хранения и уровня заряда при хранении в течение 1 года.

Используйте оригинальное зарядное устройство. Мало кто знает, что зарядное устройство в большинстве случаев встроено непосредственно внутрь мобильных устройств, а внешний сетевой адаптер лишь понижает напряжение и выпрямляет ток бытовой электросети, то есть напрямую на батарею не воздействует. Некоторые гаджеты, например цифровые фотокамеры, лишены встроенного зарядного устройства, и поэтому их литий-ионные аккумуляторы вставляют во внешний «зарядник». Вот тут-то использование внешнего зарядного устройства сомнительного качества вместо оригинального может негативно сказаться на работоспособности батареи.

Не допускайте перегрева. Ну а злейшим врагом литий-ионных аккумуляторов является высокая температура – перегрева они напрочь не переносят. Поэтому не допускайте попадания на мобильные устройства прямых солнечных лучей, а также не оставляйте их в непосредственной близости от источников тепла, например электрообогревателей. Максимально допустимые температуры, при которых возможно использование литий-ионных аккумуляторов: от –40°C до +50°C

Также, вы можете посмотреть Часто Задаваемые Вопросы по аккумуляторам на нашем сайте.

Источник

На Токе заряженный портал

Как ведут себя Li-ion аккумуляторы на морозе и как их правильно эксплуатировать в таких условиях — На токе

Как ведут себя Li-ion аккумуляторы на морозе и как их правильно эксплуатировать в таких условиях

Тот, в чьём распоряжении находятся литий-ионные аккумуляторы, прекрасно знает, что на холоде они разряжаются гораздо быстрее чем в тепле. Причём это правило действует не только в отношении смартфонов. На морозе в ускоренном режиме теряет свою ёмкость любой Li-ion накопитель, а вот насколько именно — зависит от химсостава применяемого в нём электролита.

Самые пригодные для мороза — литий-железо-фосфатные аккумуляторные батареи. Понятное дело, что зимой можно использовать и литиевые источники питания другого химсостава, только такой солидной отдачи, как в тёплое время года, от них ждать не приходится. Ну а в данной теме я хочу обсудить такие вопросы: что происходит с литиевым накопителем энергии на морозе и как правильно обращаться с такими источниками питания при серьёзном минусе на улице.

Содержание:

Что происходит с Lithium-ion электронакопителями на морозе?

Снижается температура электролита, что влечёт за собой уменьшение скорости движения ионов, также снижается активность химических процессов. Как это выглядит на практике? Вот зарядили мы в доме электронакопитель на сто процентов, выходим с ним на мороз и через некоторое время вуаля — ёмкость нашего аккумулятора уже 80% или даже 50%! Это без учёта того, что ещё девайс будет отбирать у нашей батарейки драгоценную энергию.

Если сравнивать объём отдаваемой энергии при +20 градусах и других показателях температуры, то:

Помните: при минусе за окном, батареи разряжаются в ускоренном режиме, а продолжительное хранение электроаккумулятора при глубоком разряде, влечёт за собой неизбежный выход из строя.

А вот примерные потери ёмкости в зависимости от уровня заряда и температурного режима при хранении батареи:

Можно ли хранить Lithium-ion электронакопители на морозе?

Как уже было сказано выше, эксплуатировать Li-ion АКБ при отрицательной температуре окружающей среды можно, хотя они и утрачивают в некоторой степени свои рабочие кондиции. Совсем по другому обстоят дела с долгим хранением в холодной среде — тут вердикт однозначен — это вообще недопустимо. При минусовых показателях временно понижается отдача тока и возрастает темп саморазряда аккумулятора. В принципе, это не критично, если после использования электронакопитель опять перенести в тёплое место и после нагревания подвергнуть зарядке.

Однако при продолжительном хранении при отрицательной температуре, ускоренный саморазряд может обусловить критический разряд электробатареи. Если АКБ хранится с напряжением ниже 2,5 V, 90 дней или дольше – будет наблюдаться необратимая потеря ёмкости. Иначе говоря, батарея не сможет восполнять заряд. Отсюда следует простой вывод — «замораживать» Li-ion строго противопоказано. Самый приемлемый температурный режим для хранения таких изделий — +1. +25 градусов, максимально дозволенный — 0. +40 градусов.

Для хранения литий-ионных источников питания найдите сухое место и кроме того, АКБ не должна находиться в оборудовании, которое она обслуживает. Также, уровень заряда должен находиться на 40-процентной отметке. Все эти мероприятия позволят уйти от крайнего понижения напряжения при саморазряде.

Очень не повезёт тому юзеру, у которого напряжение упадёт ниже отметки 2,5 V на элемент. Если такое произойдёт, то последующее хранение электронакопителя в течение 90 дней или более, повлечёт за собой необратимую потерю ёмкости. Также, можно ожидать и коррозию элементов. Если гаджет хранится больше недели с напряжением до 2 V на компонент, будет иметь место пагубное преобразование химической структуры. По итогу, эти компоненты придётся утилизировать.

Допустимо ли заряжать Lithium-ion батареи при минусовой температуре?

Заряжать литиевые источники энергии на морозе категорически не рекомендуется. После того как накопитель поработал на минусовой температуре, его необходимо нагреть в помещении. Но, прогревать аппаратуру нужно естественным образом, постепенно. Не располагайте её вблизи источников тепла.

При какой температуре заряжать лучше всего? Оптимальным считается диапазон +10. +25 градусов. Если накопитель зарядить на морозе и занести в тёплое помещение, он окажется заряженным сверх нормы. Перезаряд в свою очередь, как и крайний разряд, пагубно сказывается на эффективности функционирования батареек и продолжительности их жизни.

Как сохранить работоспособность Lithium-ion АКБ — простые правила

Не хотите преждевременно распрощаться с вашей драгоценной батарейкой? Соблюдайте приведённые ниже правила:

1. Заряжайте накопитель энергии не доводя его до критического разряда, при плюсовой температуре.

2. Не заряжайте переохлаждённые АКБ — сначала прогрейте их до комнатной температуры.

3. Для зарядки батарей используйте только оригинальную зарядную аппаратуру, которую рекомендует производитель для своей продукции.

4. Не храните накопитель при отрицательных температурах. Однако не нужно думать, что высокая температура идёт на пользу изделию. Превысите +30 градусов — также будут проблемы.

5. Если источник энергии предполагается оставлять на долгосрочное хранение, обеспечьте ему 35-50% заряда.

6. Не храните продолжительное время глубоко разряженные электроаккумуляторы. В этой ситуации они будут деградировать в ускоренном режиме.

7. Не допускайте перезарядки батареи. Если вы зарядите батарейку на 100% при минусе, а затем обеспечите ей комнатную температуру — перезаряда не избежать.

Какая стойкость к минусовым температурам у разных типов Lithium-ion источников питания?

Каким же разновидностям литиевых накопителей энергии отдать предпочтение в морозную погоду? Лидерами здесь являются литий-железо-фосфатные и литий-титанатные изделия. Последние кстати, на индивидуальном электрическом транспорте применяются крайне редко. Почему? К сожалению, ценник на такие изделия огорчает очень многих пользователей и кроме того, у них низкая удельная энергоёмкость.

Совсем другая ситуация с литий-железо-фосфатными источниками энергии. В холодное время года им просто нет равных! Поэтому, стоит поближе познакомиться с их достоинствами:

2. Обладают низким сопротивлением.

3. Отличаются долговечностью.

4. Термически стабильны.

5. Устойчивы к высокому уровню заряда.

6. Можно хранить при высоком напряжении.

7. Максимально безопасны в использовании, даже при стопроцентном заряде.

Не стоит рассчитывать на эффективную работу при минусе обладателям таких разновидностей литиевых АКБ:

Как защитить Li-ion накопитель от холода?

Чтобы по максимуму снизить негативное влияние минусовых температур на аккумуляторную батарею, не нужно оставлять её на продолжительное время на морозе. Старайтесь изымать АКБ с устройства и заносить её в тёплое помещение.

Отличным решением будет применение термокейса, который, в принципе, можно изготовить и собственными руками. В процессе своей деятельности аккумулятор будет нагреваться, а утеплитель не даст ему быстро потерять тепло во время не длительного простоя.

Влияние холода на Lithium-ion электронакопители разных производителей и моделей (результаты одного теста)

Я предлагаю вам интересный эксперимент, который показывает, что литий-ионные источники питания весьма разнятся по последствиям воздействия на них низких температур. Даже если батареи имеют схожие характеристики, при морозе их работоспособность будет отличаться в значительной степени.

Для тестирования были выбраны семь Li-ion накопителей энергии формата 18650:

Приведённые выше модели АКБ являются наиболее распространёнными и доступными. Они могут выдерживать постоянный ток разряда до 20 A. Эти батареи можно обнаружить на электрифицированных средствах передвижения, в аккумуляторном инструменте, портативных источниках энергии, а также электронных сигаретах.

Результаты замеров

Все источники энергии проявили активность, однако с очень разными результатами.

При увеличении графика можно наблюдать, что накопители отличаются по своему поведению в значительной степени. У Samsung 30Q напряжение опустилось до критических показателей, а кривая LG HG2 пребывает в штатном диапазоне напряжений.

Что мы можем наблюдать на данном графике? Ничего хорошего для Samsung 30Q. Напряжение батарейки просело до минимально дозволенного, а из этого следует, что девайс на котором установлены элементы Samsung 30Q, в сильный мороз с большой вероятностью не запустится.

Как изменяется напряжение источников энергии на морозе

Номинальное напряжение накопителей — 3,6 V, предел рабочих напряжений — 2,5-4,2 V. Как правило, электроника адекватно функционирует в пределе напряжений 2,7-4,2 V. Осветительные приборы и другие не слишком требовательные девайсы могут выполнять свои прямые обязанности и в более широком диапазоне — 2,5-4,35 V.

Результаты замеров:

Как видим, напряжение на всех АКБ превышает напряжение разряда. У LG HG2 оно приближено к номинальному. У Samsung 25R, LG HE2 и LG HE4 — скромнее номинального, но в то же время, его хватает для запуска большинства гаджетов. А вот и неудачники: Samsung 30Q, Sony, а также Sanyo — у них напряжение приближено к нижней черте диапазона. Весьма вероятно, что гаджет обслуживаемый данными элементами не заработает, а индикатор уровня заряда продемонстрирует полный разряд батареи.

Влияние мороза на время функционирования АКБ

График демонстрирует, что продолжительность функционирования батарейки LG HG2 при минусе и при домашней температуре — идентичная:

Делаем выводы по эксперименту

1. Литий-ионные источники энергии весьма разнятся между собой. Вроде бы и характеристики у них одинаковые, а вот на морозе они показывают себя по-разному.

2. Снижение эффективности функционирования при минусовых температурах — это не «заслуга» самой литий-ионной технологии. Здесь имеет место специфика отдельно взятой модели электронакопителя.

3. Для минусовой температуры вполне удачным вариантом будут электробатареи LG HG2.

4. На переохлаждённых источниках питания напряжение растёт первые 50-100 секунд. Почему так происходит? Тут всё просто: разряжаясь АКБ производят тепло и таким образом создают себе обогрев. Кроме того, батареи могут получать дополнительное тепло от электронных схем, находящихся в едином корпусе с ними.

5. Не нужно сразу выжимать из промёрзшего электронакопителя полную мощность. Выгоднее будет дать ему повысить температуру на средней мощности.

Морозостойкие Lithium-ion аккумуляторы Boston Power Swing 5300

И напоследок, я бы хотел предложить на ваш суд морозоустойчивые накопители с весьма привлекательными характеристиками:

По размерам и массе, один элемент Swing 5300 идентичен парочке традиционных 18650, а его ёмкость при этом составляет 5300 mAh (это как два элемента по 2650 mAh). Кстати сказать, Boston Power предоставил вполне «правдивый» показатель ёмкости — юзеры убедились в этом лично, после проведения замеров «на честность».

Конечно, после основательного перемерзания, АКБ «затормаживается» в некоторой степени, но, как только батарея включается в процесс работы, в течении 2-3 минут она приходит в себя. При этом не важно, работает она на заряд или разряд.

Что касается других характеристик, то по ёмкости морозоустойчивая разработка несколько уступает современным Li-ion элементам, к примеру тому же всенародно обожаемому Panasonic 3400. Однако разница эта не существенная — приблизительно 20%. Зато, Swing 5300 может порадовать пользователей количеством циклов перезарядки, которое в несколько раз превышает таковое у обыкновенного Li-ion накопителя.

Ещё один, весьма значимый момент: по напряжению заряда/разряда Swing 5300 соответствуют остальным Lithium-ion источниками питания. То есть, их можно юзать с той же электроникой и комбинировать в параллель с обычными «летними» элементами, для создания более ёмкого накопителя энергии.

Изделия можно юзать как в холодное время года, так и жарким летом. Можно использовать и в «переходной» период: к примеру в марте, когда всё ещё можно «попасть» на морозы, но в то же время уже достаточно много солнечных дней.

Что по деньгам? Вполне употребимо — цена как на традиционный качественный Lithium-ion.(Купить на AliexPress)

Кстати сказать, изначально ориентир фирмы Boston Power был в первую очередь на разнообразные электрифицированные средства передвижения, где устойчивость к морозам и большой ресурс стояли во главе угла. Также их разработчики работали в направлении альтернативной энергетики. А вот и изюминка: сейчас источники питания Boston Power активно покапает NASA! Так что, в вашем распоряжении за доступную себестоимость могут оказаться чуть ли не «космические технологии»!

Заключение

Бессмысленно спорить с тем фактом, что запас хода у одного и того же электронакопителя зимой будет скромнее, чем при плюсовой температуре. К сожалению, от временного снижения ёмкости АКБ в зимнее время — никуда не деться!

По вопросам зарядки и хранения, ответ прост — всё это нужно делать исключительно при положительных температурах. Если источник энергии нужно установить на подзарядку, а он переохлаждён, занесите его в тёплую комнату, подождите 2-3 часа пока изделие нагреется, и только потом подключайте к нему зарядное устройство.

Источник

Dacha.news

Часто люди пишут в отзывах к новому инструменту, что «сам инструмент хорош, а вот аккумулятор приказал долго жить уже через полгода», или «пользовался им всего два раза, а аккумулятор сдох».

Список подобных сообщений можно продолжить, но основной смысл в том, что люди инструментом толком не успели попользоваться, как случилось непоправимое. Притом, зачастую, приобретение нового аккумулятора либо вовсе невозможно (поди, найди их для какого-нибудь китайца), либо его цена оказывается сопоставимой с покупкой нового инструмента. Винят, разумеется, сразу производителя инструмента. Однако его вины тут лишь малая доля.

Эта короткая статья поможет вам не пополнить ряды «обманутых покупателей», а также подскажет что делать, если уже все случилось.

Начнем с главного – в большинстве случаев, производитель инструмента не имеет никакого отношения к производителям аккумуляторных элементов, находящихся в его аккумуляторных блоках. Он просто их покупает у тех, кто, по его мнению, предлагает хорошее соотношение цены и качества. Другими словами, аккумуляторные элементы в батареях к инструменту Bosch и какому-нибудь безымянному «китайцу», скорее всего, окажутся от одного и того же производителя, например, японской компании Sanyo или Samsung.

Чаще всего используются аккумуляторные элементы типоразмера 18650 с типичным напряжением 3,6-3,7 В. Эти элементы универсальные и используются везде, где только можно: от батарей ноутбуков до электромобилей. Если речь идет о 10,8-вольтовом аккумуляторе у инструмента, то это значит, что в нем размещено три таких элемента. В 14,4-вольтовом – четыре. В 18-вольтовом – пять. В 22-вольтовом уже шесть, и так далее.

Вот фото 14,4-вольтового аккумулятора Hitachi BCL без крышки. Видно, что в базовой части размещаются четыре аккумуляторных элемента (кстати, производства Sanyo), а в «ноге» – схема управления.

Если Li-ion аккумулятор приказал долго жить

Итак, если беда уже случилась, и ваш аккумуляторный блок не подает признаков жизни, то необходимо всего лишь купить нужное количество аккумуляторных элементов аналогичного типа и самостоятельно установить их в блок.
Пара замечаний: в России все они редкость, но можно заказать из Китая или Штатов (Aliexpress.com и Ebay.com вам в помощь) с бесплатной доставкой по цене 4-5 долларов за штуку; а также придется вспомнить навыки пайки. Вдобавок, нельзя менять аккумуляторные элементы выборочно. Только все сразу. Ведь контроллер заряда будет считать их все одинаковыми, что приведет к перегреву старых, которые могут даже загореться или взорваться.

И еще: в аккумуляторном блоке также может повредиться электроника, потому перед покупкой новых «банок» сначала «прозвоните» старые. Вдруг с ними все в порядке, и виноваты вовсе не они.

Что надо сделать, чтобы Li-ion аккумулятор прослужил дольше двух месяцев

Другими словами: чего бояться литий-ионные аккумуляторы. В бытовом применении в электроинструментах им страшно только одно – длительное хранение при глубоком разряде. Когда заряда остается менее 10%, аккумулятор начинает быстро деградировать. Если вы разрядили аккумулятор полностью и забыли его поставить на зарядку, а вспомнили о нем через пару месяцев – не обессудьте. Скорее всего придется купить новый.

Ситуация усугубляется тем, что многие производители электроинструмента из соображений экономии не делают двух вещей. Первая – в самом дешевом инструменте может отсутствовать система защиты аккумулятора от глубокого разряда. Вторая – если эта система присутствует, она частенько допускает более глубокий разряд, чем регламентирует производитель аккумуляторных элементов. Делается это чтобы выжать все до капли и с таким расчетом, что пользователь не будет долго тянуть с установкой аккумулятора на зарядку. Другими словами, если вы закончили работу и считаете, что аккумулятор разряжен более чем на две трети – ставьте его на зарядку.

Вот и все премудрости для тех, кто не хочет вникать в детали. Если вы относитесь к таким, то дальше можно не читать.

Но если интересны подробности или если вы используете инструмент регулярно, то тут еще есть что рассказать.

Часть 2

Для тех, кто использует инструмент регулярно

Есть еще несколько рекомендаций, которые помогут вам продлить жизнь литий-ионных аккумуляторов.

1. Как было уже сказано выше, всегда старайтесь сразу поставить на зарядку аккумулятор, если он разряжен полностью или почти полностью. Попутно избегайте циклов глубокой разрядки-зарядки. Данная таблица покажет, какое количество циклов заряда-разряда последует до потери 50% емкости в зависимости от глубины разряда аккумулятора:

2. Не заряжайте аккумуляторы при отрицательных температурах. Они будут терять емкость.

3. Не храните аккумуляторы при температуре выше 30 градусов. Эта табличка показывает, насколько снизится емкость в зависимости от температуры хранения и степени заряженности аккумулятора:

4. Если аккумулятору предстоит долгое хранение, не заряжайте его полностью. Оптимальным будет уровень заряда в 35-50%.

Что нужно знать о зарядке литий-ионных аккумуляторов

Это сложный процесс. Для каждого типа аккумуляторов существует своя стратегия, но в общих чертах она именуется CC-CV и состоит из двух основных стадий – зарядки постоянным током и растущим напряжением, затем дозарядки с постоянным напряжением. Также могут быть и дополнительные стадии, например, весь процесс может выглядеть так:

1. сначала батарея проверяется электроникой, чтобы узнать ее текущее состояние и степень заряда, а также пригодность к быстрому циклу зарядки. В первые минуты подается небольшое напряжение и невысокий ток. Если напряжение на батарее не растет (т.е. она хорошо принимает заряд), значит все в порядке, можно заряжать в быстром режиме;

2. затем идет основная фаза заряда, которая длится около часа, где постепенно повышается напряжение при неизменно высоком токе;

3. потом начинается завершающая фаза (дозарядка), где напряжение держится на максимально допустимом уровне (обычно 4,2 В), а ток постепенно снижается. Она может длится около двух часов.

Крайне важно для литий-ионных аккумуляторов – не допустить перезаряда. Он также негативно сказывается на ресурсе батареи, как и ее хранение в разряженном состоянии. Кроме того аккумулятор может банально перегреться и взорваться. Поэтому контроллер строго следит за этим процессом и прекращает заряд в соответствующий момент.

Но недобросовестные производители могут немного схитрить. Если незначительно повысить напряжение заряда (на 0,1 В, до 4,3 В), это чуть-чуть ускорит процесс, а главное – увеличит на 10% количество запасенной аккумулятором энергии. Последствия такого подхода отражает вот этот график:

Обратите внимание, что шкала ординат нелинейная, а сам график отражает лишь количество циклов перезаряда, при котором емкость аккумулятора снизится вдвое. И тут мы видим, что при напряжении 4,2 В аккумулятор деградирует крайне медленно, и количество циклов до момента «уполовинивания» емкости может быть около 1000. Но если напряжение повысить всего на 0,1 В, скорость деградации увеличится аж в четыре раза.

Ультрабыстрая зарядка

Обычно производитель рекомендует заряжать аккумуляторные элементы токами, равными 0,7 или 1 от емкости деленной на время (т.е. для аккумуляторного элемента 1500 мА·ч рекомендуемый ток заряда составляет 1,5 А). Некоторые производители допускают зарядку значительно большими токами, что в разы ускоряет процесс. Однако это приводит к ускоренной деградации батареи, плюс попутно приходится следить за ее температурой и останавливать процесс, если батарея нагрелась до 40 градусов (точное значение определяется производителем батареи). Ранний перегрев обычно характерен для стареющих батарей.

Вот график потери емкости литий-ионных аккумуляторов в зависимости от величины токов заряда и разряда:

Синяя линия – зарядка и разрядка токами, равными емкости/время (для аккумуляторов 1500 мА·ч – это 1,5 А). Зеленая – удвоенный ток заряда и разряда относительно емкости (для аккумуляторов 1500 мА·ч – 3 А). Красная – утроенный ток (для аккумуляторов 1500 мА·ч – 4,5 А).

Другими словами, режимы быстрой зарядки будут приводить к ускоренной деградации батареи.

Параметры типичных аккумуляторных элементов

Напоследок в качестве справочной информации приведем официальные характеристики тех же популярных аккумуляторных элементов Sanyo UR18650W2, которые упоминались выше:

Ну а чтобы быть уверенными, что Sanyo UR18650W2 не являются каким-то исключением из общего правила, выложим их график разряда током 10 А в сравнении с двумя другими аккумуляторами производства Samsung и AW:

Подготовлено по материалам BatteryUniversity

Источник