Сколько циклов зарядки — разрядки у аккумуляторов: Li-Ion, Ni-Cd и Ni-Mh

Наличие возможности многократной зарядки делает различного рода аккумуляторы более привлекательными в плане улучшения эксплуатационных свойств электроаппаратуры, в сравнении с обычными гальваническими элементами.

Количество таких периодов у батарей, изготовленных по различным технологиям, существенно отличается. В этой статье будет рассказано о том, сколько раз можно зарядить литиевые, кадмиевые и металлогидридные аккумуляторы.

Содрежание

• Li-Ion
  • В каких устройствах используется
  • Количество циклов заряда-разряда
  • Как достичь максимального количества циклов
• Li-Pol
  • В каких устройствах используется
  • Количество циклов заряда-разряда
  • Как достичь максимального количества циклов
• Ni-Mh
  • В каких устройствах используется
  • Количество циклов заряда-разряда
  • Как достичь максимального количества циклов
• Ni-Cd
  • В каких устройствах используется
  • Количество циклов заряда-разряда
  • Как достичь максимального количества циклов

Li-Ion

Литий-ионные батареи являются одними из самых распространённых перезаряжаемых элементов питания. Такие изделия используются в различных бытовых устройствах и гаджетах, а также могут выпускаться в форме батарей стандартных типоразмеров.

В каких устройствах используется

Li-Ion аккумуляторы можно обнаружить в следующих устройствах:

• Ноутбуки.
• Фотоаппараты.
• Электромобили.
• Детские игрушки.
• Macbook Air и Pro.
• Телефоны Android.
• Смартфоны Iphone.
• Электрические велосипеды и самокаты.
• Такие изделия имеют оригинальную форму либо могут быть выпущены в виде обычных батареек.

Количество циклов заряда-разряда

Стандартное количество циклов заряда аккумуляторной батарейки, изготовленной по литиевой технологии, например элемента , составляет около восьмисот.

Высококачественные изделия способны перезаряжаться более 1000 раз, но в конце эксплуатационного периода может наблюдаться заметное снижение ёмкости.

Как достичь максимального количества циклов

Чтобы не «убить» батарею полностью запрещается глубокий разряд элемента питания этого типа. Для максимального продления жизни такой батарейки, её необходимо эксплуатировать в надлежащих температурных условиях (от -20 до +50˚С).

Использование зарядных устройств, в которых превышен номинальный ток также недопустимо. В этом случае батарея сильно перегревается и начинает деградировать.

Li-Pol

Литий-полимерные АКБ являются усовершенствованными литиевыми батареями, поэтому отличий между этими двумя типами элементов не так много.

В каких устройствах используется

Li-Pol аккумуляторы могут использоваться в различных телефонах с операционной системой Android, а также в других устройствах связи. Подходит такой элемент питания для радиоуправляемых игрушек, особенно для летающих моделей.

В этом случае низкий вес и способность отдавать высокий ток являются неоспоримыми преимуществами использования АКБ этого типа.

Количество циклов заряда-разряда

Как правило, способны выдержать до 900 циклов перезарядки. Конечно, максимальное количество зависит от качества батареи, но негативные эксплуатационные условия способны существенно снизить ресурс элемента питания.

Как достичь максимального количества циклов

Глубокий разряд однозначно приведёт к выходу элемента питания из строя, поэтому в различных гаджетах батареи оснащаются специальным контроллером, который прекращает подачу тока на контакты при определённом уровне разряда.

Значительный износ литий-полимерных изделий возможен и при неподходящей температуре хранения или эксплуатации (оптимальное значение этого параметра составляет +20, но эксплуатация возможна от -20 до +40 градусов Цельсия). Батарею необходимо также правильно расконсервировать. Для этой цели новое изделие подвергается нескольким циклам заряд-разряда.

Ni-Mh

Никель-металлогидридные батареи также выдерживают большое количество циклов заряда-разряда.

В каких устройствах используется

Ni-Mh аккумуляторы могут успешно применяться в следующих областях:

• Космическая промышленность.
• Радиоаппаратура.
• Источники бесперебойного питания.
• Техника с электрическим приводом.

Большое распространение   получили в типоразмерах (АА, ААА, Крона и т. д.)

Количество циклов заряда-разряда

Реальная периодичность заряда-разряда за весь срок службы составляет не менее пятисот. Многие производители указывают продолжительность работы до 1000 циклов, но на практике этот показатель не всегда соответствует действительности.

Добиться хороших результатов можно, если тщательно придерживаться основных правил хранения и эксплуатации таких изделий.

Как достичь максимального количества циклов

Чтобы добиться максимальной продолжительности работы никель-металлогидридных аккумуляторов, необходимо периодически выполнять процедуру тренировки источника тока.

Для этой цели достаточно не реже одного раза в месяц полностью разрядить АКБ и затем установить на зарядку до достижения 100% уровня.

Ni-Cd

Никель-кадмиевые аккумуляторы являются уже устаревшими изделиями, но благодаря своей дешевизне по сей день активно используются в различной электротехнике.

В каких устройствах используется

Небольшие источники питания этого типа могут быть выполнены в форме обычных пальчиковых батареек. Также в различных электроинструментах такой аккумулятор может использоваться в составе батареи, регулирование поступление электрического тока в которой, осуществляется платой контроллера.

Наиболее часто такую схему можно встретить в шуруповёртах и других малогабаритных электроинструментах.

Количество циклов заряда-разряда

Никель-кадмиевый аккумулятор рассчитан на 100 – 900 циклов заряда разряда. При ежедневном использовании современных изделий, запаса работоспособности хватает, примерно, на 1 год.

Конечно, от условий эксплуатации также будет зависеть продолжительность работы устройства.

Как достичь максимального количества циклов

Старение никель-кадмиевых батарей происходит, главным образом, из-за эффекта памяти. По этой причине рекомендуется определить уровень заряженности элементов перед подключением ЗУ.

Если эта процедура будет осуществлена до неполного расходования электроэнергии, то следующая разрядка батареи будет осуществлять до этого значения ёмкости.

Если используется неоригинальное зарядное устройство, то рекомендуется с помощью мультиметра проверить уровень тока и напряжения. Отклонение этих параметров также способны привести к преждевременному выходу из строя элемента питания.

Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.

Методы заряда и разряда аккумуляторных батарей

Методы заряда и разряда аккумуляторных батарей

Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи можно заряжать от любого источника постоянного тока при обязательном условии, что его напряжение больше, чем напряжение заряжаемой аккумуляторной батареи.

Напряжение батареи при заряде изменяется в зависимости от степени ее заряженности и температуры электролита. Поэтому в процессе заряда аккумуляторной батареи необходимо регулировать напряжение источника питания. Процесс заряда может вестись различными способами, основные из которых будут рассмотрены ниже.

Заряд при постоянной силе тока. При этом способе значение зарядного тока в течение всего времени заряда остается постоянным. Этот способ является основным и наиболее универсальным. Заряжаемые батареи соединяют последовательно между собой. Последовательно с ними включают и реостат, с помощью которого регулируют силу зарядного тока; для этой цели применяются и другие регуляторы, например тиристорные, которые, периодически включая и выключая сопротивление в цепи, меняют значение тока так, что среднее его значение оставалось постоянным во времени. Число одновременно включенных на заряд батарей зависит от напряжения сети Uc, к которой подключается группа батарей.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Дополнительные материалы по теме:

Рис. 1. Схемы подключения батарей к зарядному устройству и характеристики зарядов

Коэффициент 0,5 в знаменателе формулы введен для того, чтобы обеспечить широкие пределы регулирования, позволяющие при необходимости осуществлять заряд половинным током (вторая ступень).

В каждую группу следует подключать максимально возможное число батарей с тем, чтобы в реостате гасилось, как можно меньше энергии. Все батареи одной группы должны иметь примерно одинаковую емкость и одинаковую степень разряда.

Разность плотностей электролита в полностью заряженных аккумуляторных элементах батареи не должна превышать 0,01 г/см3. Для выравнивания плотностей электролита в батареях, имеющих отдельные элементы с пониженной плотностью электролита, эти батареи дополнительно дозаряжают в течение 2 ч. Если плотности электролита в отдельных элементах после дозарядки батарей не выравнялись или плотность электролита во всех элементах батареи оказалась несколько выше или ниже нормы, то ее необходимо откорректировать до нормального значения с точностью ±0,01 г/см3. Корректировка производится в батарее, включенной на заряд, когда обильное газовыделение обеспечивает хорошее перемешивание электролита,

Корректировку плотности электролита рекомендуют проводить следующим образом. Если плотность электролита, приведенная к 25 °С, ниже требуемой, то в аккумуляторы доливают электролит плотностью 1,40 г/см3, я если она выше — доливают дистиллированную воду. Сначала из аккумулятора в зависимости от имеющейся и требуемой плотности отбирают определенный объем электролита. И, наконец, через 30 мин проверяют плотность электролита в аккумуляторах. При нормальном ее значении доводят уровень электролита до нормы. Если разница между фактической и требуемой плотностями электролита велика, то операцию отбора—доливки повторяют три-четыре раза с интервалами между ними в 30 мин. Это необходимо для выравнивания плотности электролита в аккумуляторе.

Основными недостатками такого способа заряда свинцово-кислотных аккумуляторных батарей являются: большая продолжительность, необходимость постоянно контролировать и регулировать силу зарядного тока, нерациональный расход электроэнергии на электролиз воды в конце заряда, вредное влияние перезаряда на разрушение электродов. При этом способе в конце заряда наблюдается значительное повышение температуры электролита, что отрицательно влияет на срок службы аккумуляторной батареи. В связи с этим инструкцией по эксплуатации рекомендовано при повышении температуры электролита до 45 °С снижать зарядный ток в два раза или прервать заряд для охлаждения электролита до 30—35 °С.

Заряд при постоянном напряжении. Этот способ заряда обеспечивает простоту проведения и поддержания режима заряда. Аккумуляторные батареи в этом случае подключаются непосредственно (без реостатов) к источнику энергии, зарядное напряжение которого поддерживается постоянным в течение всего процесса. Напряжение источника должно быть равно зарядному напряжению аккумуляторной батареи, т. е. на каждый аккумуляторный элемент должно приходиться 2,4—2,5 В. Следовательно, общее напряжение источника энергии составит для 6-вольтовых батарей 7,2—7,5 В, для 12-вольтовых — 14,4—15,0 В. Значение зарядного тока для каждой из заряжаемых батарей устанавливается автоматически й зависит от . технического состояния батареи (степени разряда, температуры электролита и т.д.). В процессе заряда, когда напряжение батареи постоянно возрастает, сила тока понижается и к концу заряда становится заметно меньше, чем сила тока при заряде способом постоянства тока.

Несмотря на различие в значениях тока, общая продолжительность полного заряда батарей при обоих методах одинаковая. Но тем не менее заряд при постоянном напряжении в ряде случаев предпочтителен, так как сообщенная в этом случае энергия расходуется в основном непосредственно на сам процесс заряда, когда еще невозможно газовыделение, и только незначительную часть энергии батарея получает при напряжении, когда уже возможно газовыделение.

Заряд при постоянном напряжении позволяет вести форсированный процесс заряда, который известен под названием «закона ампер-часов». Суть такого метода заключается в том, что аккумуляторная батарея должна заряжаться током, численно равным 95% емкости, которую ей надо сообщить, т. е. заряд должен постепенно снижаться так, чтобы зарядный ток был всегда меньше, чем количество ампер-часов, которое недостает батарее до получения полного заряда. Таким образом, заряд будет протекать без перегрева электролита и чрезмерного газовыделения. Как показывает практика, заряд, проведенный согласно закону ампер-часов, позволяет восстановить 90% емкости, снятой с батареи за 2,5 ч. Для полного заряда батареи этим методом требуется 4—4,5 ч.

Как уже отмечалось, заряд аккумуляторной батареи на автомобиле является, по существу, зарядом при постоянном напряжении. Этот способ внедряется также на стационарных и подвижных зарядных станциях благодаря малому времени заряда и простоте обслуживания. Однако ввиду того, что полный заряд батареи в этом случае невозможен, заряд при постоянном напряжении следует рассматривать как вспомогательный метод, который должен сочетаться с периодическими полными зарядами при постоянном токе и с проведением контрольно-тренировочных циклов. К основным недостаткам этого способа относятся: перегрузка источника энергии в начале заряда (вследствие большого зарядного тока) и недогрузка его в конце заряда (зарядный ток значительно снижается), невозможность быстрого заряда сильно охлажденных батарей (при минусовых температурах) вследствие повышения вязкости электролита и соответственного повышения внутреннего сопротивления батарей.

Модифицированный заряд представляет собой некоторое приближение к заряду при постоянном напряжении. Цель его — снизить значение тока в начальный период заряда и уменьшить влияние колебаний напряжения в сети на зарядный ток, для чего последовательно с аккумуляторной батареей включают в цепь сопротивление малого значения. При данном методе заряда напряжение на шинах источника тока поддерживается постоянным в пределах от 2,5 до 3,0 В на аккумулятор.

Для отключения зарядного агрегата в конце заряда обычно применяют автоматические устройства. Это может быть комбинация чувствительного реле напряжения с часовым механизмом или счетчик ампер-часов. Реле напряжения пускает часовой механизм при достижении заданного значения напряжения батареи. Часовой механизм отсчитывает установочное время и затем отключает зарядное устройство.

Рис. 1. Изменение параметров свинцового аккумулятора в процессе модифицированного заряда
1 — температура электролита; 2 — ток заряда; 3 — напряжение заряда: 4 — плотность электролита

В практике применяются методы заряда, представляющие в какой-то мере варианты описанных выше способов заряда. Например, в процессе длительной эксплуатации имеют место случаи, когда плотность электролита и степень заряженности отдельных аккумуляторов в батарее бывают различны. Для таких батарей перед зимней эксплуатацией целесообразно провести уравнительный заряд.

Уравнительный заряд. Цель его — обеспечить в аккумуляторной батарее более полное восстановление заряженности электродов во всех аккумуляторах. Уравнительный заряд рекомендуется как мера, устраняющая сульфатацию электродов; он нейтрализует воздействие глубоких разрядов на отрицательные электроды. Заряд ведется до тех пор, пока во всех аккумуляторах не будет достигнуто постоянство значений плотности электролита и напряжения в течение 3 ч.

Заряд малыми токами. Он проводится с целью компенсации электроэнергии, потерянной в результате саморазряда аккумуляторной батареи. Заряд малым током (0,025—0,1 А) производится при нахождении батарей непосредственно на автомобилях или в местах хранения. Такой заряд также осуществляется двумя способами: при постоянном токе и при постоянном напряжении.

На подзаряд малыми токами устанавливаются только исправные полностью заряженные батареи, в которых тщательно откорректированы плотность и уровень электролита. Такой подзаряд проводят непрерывно, если температура воздуха выше 5 °С, если же она ниже—применяют периодический подзаряд. Непрерывный подзаряд — эффективное средство для поддержания батарей в заряженном состоянии, требующее небольшой мощности зарядных источников.

Контрольно-тренировочный цикл (КТЦ). Он проводится с целью определения технического состояния аккумуляторной батареи, проверки ее по емкости, выявления отстающих аккумуляторов в батарее и прочих неисправностей. Для автомобильных батарей, залитых электролитом, КТЦ проводится один раз в год и в тех случаях, когда необходимо определить отдаваемую батареей емкость и оценить пригодность ее к дальнейшей эксплуатации.

В процессе разряда определяется его продолжительность и температура электролита. После разряда аккумуляторные батареи заряжаются обычным способом и годные из них направляются в эксплуатацию. Емкость батареи, снятая при разряде, приводится к температуре 25 °С; в период гарантированного срока эксплуатации она должна быть не менее 90% от номинального значения. Если же емкость аккумуляторной батареи снизится до 40% номинального значения, то такая батарея под. лежит списанию.

Разряд можно вести либо непрерывно, либо с перерывами. Когда продолжительность разряда исчисляется долями минуты или секунды и циклы разряд-заряд чередуются с большей частотой, разряд называется импульсным.

Непрерывный разряд, в течение которого аккумуляторная батарея отдает полную емкость, может быть либо коротким (от нескольких мин до 1 ч), либо длительным (от 100 и более часов). Например, для автомобильных стартерных батарей коротким разрядом является 5-минутный режим разряда, а длительным — 20-часовой. Короткие режимы разряда иногда называют форсированными. Они также могут быть прерывистыми. Примером может служить работа аккумуляторной батареи на стартер при неоднократном пуске автомобильного двигателя.

Батарея также может работать в режиме перемещающегося разряда, т. е. в течение определенного времени она разряжается одним значением тока или на определенное сопротивление, затем переключается на определенное время на режим разряда, имеющий другие значения тока или внешнего сопротивления.

При разряде большой силой тока, т. е. стартерном разряде, емкость аккумуляторной батареи практически зависит от размеров поверхности электродов. Объясняется это тем, что электролит не успевает проникнуть в поры электродов и сульфат свинца, образующийся на поверхности, в силу своего большого молекулярного объема закупоривает поры активной массы электродов. Поэтому батареи для стартерных режимов разряда имеют более тонкие электроды и большее их число в аккумуляторе.

При небольших скоростях разряда электродная масса разряжается практически на всю глубину. При длительном режиме разряда емкость аккумуляторной батареи ограничивается емкостью положительных электродов, при стартерных — емкостью отрицательных электродов.

Читать далее: Работоспособность аккумуляторных батарей при отрицательных и высоких температурах

BU-501: Основы разрядки — Battery University

Целью батареи является накопление энергии и высвобождение ее в нужное время. В этом разделе рассматривается разрядка при различных скоростях C и оценивается глубина разряда, до которой батарея может безопасно дойти. В документе также рассматриваются различные сигнатуры разряда и исследуется срок службы батареи при различных режимах нагрузки.

Преимущество электрохимической батареи по сравнению с другими устройствами накопления энергии заключается в том, что энергия остается высокой в ​​течение большей части заряда, а затем быстро падает по мере истощения заряда. Суперконденсатор имеет линейный разряд, а сжатый воздух и маховик-аккумулятор — это обратная сторона батареи, обеспечивающая наибольшую мощность в начале. На рисунках 1, 2 и 3 показаны смоделированные характеристики разряда накопленной энергии.

Большинство перезаряжаемых батарей могут быть кратковременно перегружены, но это должно быть кратковременно. Срок службы батареи напрямую зависит от уровня и продолжительности нагрузки, которая включает в себя заряд, разряд и температуру.

Любители дистанционного управления (RC) — это особая порода пользователей батарей, которые доводят до максимума толерантность к «хилым» высокопроизводительным батареям, разряжая их при температуре C 30°C, что в 30 раз превышает номинальную емкость. Настолько же захватывающим, как радиоуправляемый вертолет, гоночный автомобиль и быстрая лодка; ожидаемая продолжительность жизни пакетов будет короткой. Любители радиоуправления хорошо осведомлены о компромиссе и готовы как заплатить цену, так и столкнуться с дополнительными рисками безопасности.

Чтобы получить максимальную энергию на единицу веса, производители дронов тяготеют к батареям с высокой емкостью и выбирают Energy Cell. Это в отличие от отраслей промышленности, требующих больших нагрузок и длительного срока службы. Эти приложения выбирают более надежную силовую ячейку с уменьшенной емкостью.

Глубина разряда

Свинцово-кислотные разряды до 1,75 В/элемент; система на основе никеля до 1,0 В/ячейка; и большинство литий-ионных до 3,0 В / ячейка. На этом уровне тратится примерно 95 процентов энергии, и напряжение будет быстро падать, если разряд продолжится. Чтобы защитить батарею от чрезмерной разрядки, большинство устройств не допускают работу за пределами указанного конечного напряжения разрядки.

При снятии нагрузки после разряда напряжение исправной батареи постепенно восстанавливается и поднимается до номинального напряжения. Различия в сродстве металлов к электродам создают этот потенциал напряжения, даже когда батарея разряжена. Паразитная нагрузка или высокий саморазряд препятствуют восстановлению напряжения.

Высокий ток нагрузки, как в случае сверления бетона электроинструментом, снижает напряжение батареи, и пороговое значение напряжения конца разряда часто устанавливается ниже, чтобы предотвратить преждевременное отключение. Напряжение отсечки также должно быть снижено при разрядке при очень низких температурах, так как напряжение батареи падает, а внутреннее сопротивление батареи увеличивается. В таблице 4 показаны типичные значения напряжения в конце разряда для аккумуляторов различного химического состава.

Таблица 4: Номинальное и рекомендуемое конечное напряжение разряда при нормальной и большой нагрузке
Более низкое конечное напряжение разряда при высокой нагрузке компенсирует большие потери.

Чрезмерная зарядка свинцово-кислотного аккумулятора может привести к образованию сероводорода — бесцветного, ядовитого и легковоспламеняющегося газа с запахом тухлых яиц. Сероводород также возникает при разложении органических веществ в болотах и ​​сточных водах, присутствует в вулканических газах и природном газе. Газ тяжелее воздуха и скапливается на дне плохо проветриваемых помещений. Сначала сильный, но со временем обоняние притупляется, и жертвы не замечают присутствия газа. (См. BU-703: Проблемы со здоровьем при использовании батарей)

Что представляет собой цикл разрядки?

Под циклом разрядки/зарядки принято понимать полную разрядку заряженной батареи с последующей перезарядкой, но это не всегда так. Аккумуляторы редко бывают полностью разряжены, и производители часто используют формулу 80-процентной глубины разряда (DoD) для оценки аккумулятора. Это означает, что доставляется только 80 процентов доступной энергии, а 20 процентов остается в резерве. Циклирование батареи при менее чем полной разрядке увеличивает срок службы, и производители утверждают, что это ближе к реальному представлению, чем полный цикл, потому что батареи обычно перезаряжаются с некоторой оставшейся резервной емкостью.

Не существует стандартного определения цикла разрядки. Некоторые счетчики циклов добавляют полный счет, когда батарея заряжена. Интеллектуальной батарее может потребоваться 15-процентная разрядка после зарядки, чтобы пройти цикл разрядки; все, что меньше, не считается циклом. Батарея на спутнике имеет типичный DoD 30–40 процентов, прежде чем батареи будут перезаряжены в течение спутникового дня. Новый аккумулятор электромобиля может заряжаться только до 80 процентов и разряжаться до 30 процентов. Эта полоса пропускания постепенно расширяется по мере разрядки батареи, чтобы обеспечить одинаковое расстояние вождения. Избегание полной зарядки и разрядки снижает нагрузку на батарею. (См. также BU-1003: Электромобиль)

Гибридный автомобиль использует только часть емкости во время ускорения до перезарядки аккумулятора. Запуск двигателя транспортного средства потребляет менее 5 процентов энергии от стартерной батареи, и в автомобильной промышленности это также называется циклом. Ссылка на количество циклов должна быть сделана в контексте соответствующей обязанности.

Ссылка на цикл разрядки или количество циклов не одинаково хорошо относится ко всем применениям аккумуляторов. Одним из примеров, когда подсчет циклов разрядки не точно отражает состояние жизненного цикла, является устройство хранения (ESS). Эти батареи дополняют возобновляемые источники энергии ветра и фотогальванических элементов, обеспечивая краткосрочную энергию, когда это необходимо, и сохраняя ее в избытке. Продолжительность времени между зарядом и разрядом может быть в миллисекундах; типичный уровень заряда батареи составляет 40–60%. Вместо подсчета циклов в качестве средства измерения износа можно использовать подсчет кулонов.

Аккумуляторы в портативном мире

Материал по Battery University основан на незаменимом новом 4-м издании « Аккумуляторы в портативном мире — Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », которое можно заказать на Amazon. .ком.

Все, что вам нужно знать о циклах зарядки литиевых аккумуляторов

Литиевые батареи, часто известные как литий-ионные полимерные (LiPo) батареи, представляют собой батареи с неводным электролитом, в которых литий используется в качестве отрицательного электрода. Литий-ионные полимерные батареи быстро стали основным источником питания для широкого спектра приложений и секторов благодаря постоянному совершенствованию.

Литий-ионные батареи, часто известные как литий-ионные батареи, широко используются в комплектах солнечной энергии. Из них получаются отличные аккумуляторы для солнечных батарей, портативных солнечных генераторов и электромобилей. Вы также можете использовать их для питания своих инструментов при обслуживании солнечной энергии. Литий-ионные аккумуляторы неприхотливы в обслуживании, чрезвычайно эффективны и долговечны.

Литий-ионные батареи могут использоваться с различными солнечными системами. Сетевую солнечную систему можно сделать более мощной, добавив аккумуляторную батарею. С другой стороны, солнечные батареи могут обеспечить вам большую гибкость, мощность и спокойствие, если вы живете вне сети. Теперь мы подробно рассмотрим циклы зарядки литий-ионных полимерных аккумуляторов, чтобы обеспечить их оптимальное использование.

Что такое цикл зарядки?

Цикл зарядки — это полная зарядка и разрядка аккумуляторной батареи. Когда вы разряжаете аккумулятор при питании гаджета, вы его разряжаете, так как аккумулятор был заряжен перед использованием или покупкой.

Стандартный метод измерения циклов заряда перезаряжаемой батареи — это количество циклов зарядки, которое батарея может выдержать, прежде чем ее производительность ухудшится.

Частота циклов зарядки, напряжение и срок службы батареи (миллиампер-часы) являются важными показателями производительности перезаряжаемых батарей. Цикл зарядки может состоять из полной зарядки до разрядки или последовательности частичных разрядов, которые увеличивают емкость аккумулятора.

Что такое глубокая и поверхностная зарядка?

Срок службы литиевой батареи составляет от 300 до 500 циклов зарядки. Предположим, что полный разряд может дать емкость Q. Литиевые батареи могут обеспечивать или дополнять мощность 300–500 Ом в течение всего срока службы, если не принимать во внимание снижение емкости после каждого цикла зарядки. Мы можем заряжать 600-1000 раз, если каждый раз использовать половину емкости, и 2400-4000 раз, если каждый раз использовать 1/8.

Следовательно, если вы заряжаете случайным образом, количество раз, которое вы заряжаете, непредсказуемо. По сути, независимо от того, как заряжается литиевая батарея, всегда добавляется от 300 до 500 Ом мощности. Следовательно, мы можем заключить, что срок службы литиевой батареи пропорционален общему заряду батареи, а не количеству зарядов. Глубокая и неглубокая зарядка одинаково влияют на срок службы литиевой батареи.

Литиевые батареи больше выигрывают от неглубокой разрядки и неглубокой зарядки. Глубокая зарядка литиевых аккумуляторов требуется только в том случае, если модуль питания устройства откалиброван для литий-ионных аккумуляторов. В результате гаджеты с литий-ионным питанием не ограничены технологическим процессом: их можно заряжать в любое время без ущерба для срока службы батареи.

Зарядка с неглубоким циклом предназначена для того, чтобы батареи могли обеспечивать короткие всплески энергии и не использовались в течение длительного периода времени до полной зарядки. Глубокий цикл гарантирует, что ваша батарея может работать в течение длительного времени, достигая разрядки намного ниже 50%, прежде чем ее нужно будет перезарядить.

Крайне важно помнить, что батареи мелкого цикла не терпят истощения в течение длительных периодов времени. Если вы хотите позаботиться о своей батарее с малым циклом (и, следовательно, продлить срок ее службы), установите схему контроля разрядки, которая отключит батарею, когда она разрядится примерно до 50%, и подзарядит ее как можно скорее. Если это неясно, наличие интеллектуального монитора заряда/разряда имеет решающее значение для поддержания работоспособности вашей батареи глубокого или мелкого цикла.

Сколько циклов может проработать литий-ионный аккумулятор?

Средний срок службы литий-ионного аккумулятора составляет от 2 до 3 лет или от 300 до 500 циклов зарядки, в зависимости от того, что наступит раньше. Как мы выразились, цикл зарядки — это продолжительность использования, когда батарея полностью заряжена, полностью разряжена и полностью перезаряжена.

Для аккумуляторов, которые не проходят полные циклы зарядки, мы можем предположить, что средний срок службы составляет от 2 до 3 лет. Однако большинство литий-ионных аккумуляторов проживут намного дольше минимального, в районе 10–15 лет. Эти батареи могут работать в 3 раза дольше, чем более дешевые свинцово-кислотные батареи, срок службы которых составляет всего пять-семь лет.

Перезаряжаемые литий-ионные батареи имеют ограниченный срок службы и постепенно теряют способность удерживать заряд. Это снижение емкости (старение) является постоянным. Емкость аккумулятора со временем уменьшается, что сокращает время, в течение которого он может питать изделие (время работы).

Когда литий-ионные батареи не используются или не хранятся, они медленно разряжаются (саморазряжаются). Убедитесь, что вы регулярно проверяете состояние заряда аккумулятора. Руководство пользователя для устройства обычно содержит инструкции о том, как проверить состояние батареи, а также как зарядить батарею.

Как хранение влияет на срок службы батареи

Поскольку литий-ионные батареи теряют меньшую емкость в неактивном состоянии по сравнению с другими типами батарей, они являются одними из самых простых в хранении солнечных батарей. Когда солнечная энергия используется редко, например, на даче, низкие скорости саморазряда выгодны.

Литий-ионный аккумулятор можно легко хранить в течение года; просто убедитесь, что он заряжен, в идеале от 50 до 60 процентов, прежде чем убрать его. Если вы храните аккумулятор с некоторым зарядом, он прослужит дольше, прежде чем саморазряд достигнет напряжения, близкого к опасной точке.

Эти батареи можно без проблем хранить при температуре до -40 градусов Цельсия. В более теплых регионах высокие температуры могут быть проблемой. Чтобы продлить срок службы батареи, не держите ее полностью заряженной или полностью разряженной.

Лучше проводить длительное хранение при температуре, близкой к комнатной, насколько это практически возможно. Поэтому держитесь подальше от очень холодных помещений и не размещайте устройство рядом с радиатором. Кроме того, если вы храните батареи более нескольких месяцев, убедитесь, что все кабели отсоединены.

Нужно ли перезаряжать литиевые батареи?

Да, езда на велосипеде может помочь продлить срок службы батареи. Когда полностью заряженная литиевая батарея разряжена до 25% SoC (черный), потеря емкости будет максимальной; если он полностью истощен, потеря мощности будет еще больше. Зарядка до 100 % и разрядка до 50 % приводят к более короткому сроку службы, чем циклическое переключение между 85 и 25 % (зеленый или темно-синий) — зарядка литий-ионного аккумулятора до 75 % и разрядка до 65 % приводят к наименьшей потере емкости.

Как сохранить литий-ионный аккумулятор в рабочем состоянии?

Очень важно знать, как сохранить их здоровыми, пока вы заряжаете литиевые батареи. Количество времени, в течение которого гаджет может работать до того, как его нужно будет перезарядить, называется «жизнью батареи». С другой стороны, время работы батареи до замены называется «сроком службы батареи». Комбинация действий, которые вы выполняете со своим устройством, является одним из аспектов, влияющих на срок службы аккумулятора и срок его службы. Есть способы помочь независимо от того, как вы его используете.

Увеличение срока службы батарей снижает экономические и экологические последствия производства новых батарей, включая потребление сырья, воздействие добычи и выбросы парниковых газов, а также утилизацию отработанных батарей.

Не нужно много времени, чтобы выяснить, что заставляет аккумулятор поддерживать текущий заряд. Мало кто знает, как правильно ухаживать за батареей. Это одинаково важно. Благодаря этому батарея сможет работать более эффективно. Вот несколько советов по поддержанию литий-ионных аккумуляторов в хорошем состоянии.

Использование циклов частичной разрядки

Литий-ионные аккумуляторы не следует полностью разряжать и часто перезаряжать («глубокий цикл»). Использование только 20 или 30 процентов емкости аккумулятора перед подзарядкой значительно продлит срок службы аккумулятора. От пяти до десяти циклов неглубокой разрядки примерно эквивалентны 1 циклу полной разрядки.

Несмотря на то, что возможны миллионы циклов неглубокой разрядки, полная зарядка аккумулятора сокращает срок его службы. По возможности избегайте полных циклов разрядки.

Избегайте больших токов заряда и разряда

Высокие зарядные токи литиевых батарей и разрядные токи сокращают срок их службы, так как большие токи создают большую нагрузку на батарею.

Избегайте очень глубоких разрядов

Чрезвычайно глубокие разряды необратимо повредят литий-ионный аккумулятор. Металлическое покрытие внутри может вызвать внутреннее короткое замыкание, что сделает литиевую батарею бесполезной и даже опасной.

При зарядке или разрядке литий-ионного аккумулятора многие аккумуляторные блоки имеют защитную схему, которая размыкает соединение с аккумулятором всякий раз, когда напряжение падает ниже 2,5 В или превышает 4,3 В, или когда ток пересекает заданный уровень.

Ограничение температуры батареи

Сведение к минимуму экстремальных температур аккумулятора, в частности избегание зарядки при температуре ниже 0°C, улучшает состояние аккумулятора. Зарядка при отрицательных температурах стимулирует металлическое покрытие, что может привести к внутреннему короткому замыканию, которое выделяет тепло, что делает батарею неустойчивой и опасной. Многие зарядные устройства оснащены датчиком температуры, чтобы зарядка не происходила при экстремальных температурах.

Избегание зарядки литиевых батарей до полной емкости

Вы можете добиться этого, используя более низкое напряжение холостого хода. Снижение плавающего напряжения улучшает цикл и срок службы батареи за счет емкости. Падение напряжения покоя от 100 до 300 мВ может увеличить срок службы в 2-5 раз и более.

Избегайте перезарядки

Когда аккумулятор заряжается до напряжения, превышающего требуемое, это называется перезарядкой. После того, как батарея полностью заряжена, подавать на нее постоянное напряжение не рекомендуется, так как это может ускорить необратимую потерю емкости и привести к металлическому напылению внутренней части. Это может вызвать внутреннее короткое замыкание, в результате чего аккумулятор перегреется и станет нестабильным.

Избегайте высокой влажности

Не следует хранить или использовать литий-ионные аккумуляторы в условиях повышенной влажности. Срок службы и производительность вашей батареи могут быть повреждены, если она подвергается воздействию влаги.

Используйте подходящее зарядное устройство

Несмотря на то, что зарядное устройство не влияет на глубину разряда, температуру батареи или другие факторы, влияющие на состояние батареи, большинство зарядных устройств предлагают функции, которые могут помочь улучшить состояние батареи.

Плавающее напряжение и механизм прекращения заряда зарядного устройства играют важную роль в увеличении срока службы батареи. Многие зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов имеют установленное плавающее напряжение 4,2 В (или меньше), хотя есть и другие варианты для 4,1 В и 4 В и переменного плавающего напряжения. При зарядке литий-ионного аккумулятора 4,2 В зарядные устройства с более низким плавающим напряжением могут помочь продлить срок службы аккумулятора.

Зарядные устройства, которые не обеспечивают более низкое плавающее напряжение, могут, тем не менее, продлить срок службы батареи. Зарядные устройства, использующие методы отключения минимального зарядного тока, могут продлить срок службы батареи, выбрав соответствующий порог зарядного тока.

Используйте только зарядное устройство, предназначенное для литий-ионных аккумуляторов, так как они имеют функцию, позволяющую настраивать заряд. Использование правильного зарядного устройства может даже помочь вам ограничить вред, наносимый вашей батарее. Зарядное устройство, поставляемое с аккумулятором, является лучшим вариантом.

Можно ли оставлять литий-ионный аккумулятор в зарядном устройстве?

Для безопасной и правильной зарядки литий-ионным батареям требуется значительно более простой профиль зарядки постоянным током, постоянным напряжением или CC/CV. Проще говоря, устанавливается напряжение, и ток течет до тех пор, пока напряжение не будет достигнуто, после чего ток автоматически прекращается. Это тот же подход с зарядными устройствами для телефонов и ноутбуков.

При таком понимании становится очевидным, что если для литий-ионной батареи, которую вы заряжаете, установлено правильное ограничение напряжения, оставление литий-ионной батареи в зарядном устройстве не должно быть проблемой. Вы получите безопасный и полный заряд батареи, если используется профиль CC/CV, максимальное напряжение находится на надлежащем уровне, а ток не превышает соответствующего порога.

Заключение

Литий-ионные аккумуляторы представляют собой значительный шаг вперед по сравнению с предыдущими типами аккумуляторов.