Телефон

(44) 555 95 75
(29) 703 95 75
(17) 203 95 75






МультиВход
Оглавление

Первое использование и несколько практических советов по использованию литий-ионных аккумуляторов

Итак, в данной статье речь пойдет о принципах правильного использования литий-ионных (литий-полимерных, как одного из видов) аккумуляторах.

Небольшой экскурс в теорию и историю созадния аккумуляторов на основе литий-ионной техонологии:

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой и электронной технике, находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах, мобильных системах, планшетах, ноутбуках - словом, в любой портативной электронике, способной работать без наличия питания от сети 220(12)  вольт. Это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, видеокамеры и электромобили. Первый литий-ионный аккумулятор выпустила корпорация Sony в 1991 году.

 

Характеристики литий-ионных аккумуляторов зависят от химического состава составляющих компонентов и варьируются в следующих пределах (единичного элемента):

номинальное (рабочее напряжение или средняя точка работы литий-ионного элемента: 3,6-3,8 В (у аккумуляторов на максимальное напряжение 4,35 В номинальное напряжение равно 3,8 В) (при разряде до середины ёмкости током, по величине равной пятой части ёмкости аккумулятора);

максимальное: от 4,2 В до 4.4 4,4 В;

минимальное: 2,5-2,75-3,0 В (в зависимости от ёмкости и максимального напряжения);

удельная энергоёмкость: 110 … 243 Втч/кг

внутреннее сопротивление: 5 … 100 мОм

число циклов заряд/разряд до достижения 80 % ёмкости: 600 

время быстрого заряда: от 15 мин … до 1 час

саморазряд при комнатной температуре: от 2 % в месяц

ток нагрузки относительно ёмкости С представленной в Ач: постоянный: до 65С

импульсный: до 500С

 оптимальный: от 0.5С

диапазон рабочих температур: от −20 °C до +60 °C (наиболее оптимальная +20 °C);

 

Итак, правила эксплуатации данного типа аккумуляторов (элементов питания) можно разделить на 2 основные группы:

1. Не зависящие от пользователя (контролируемые электроникой)

2. Зависящие от пользователя 

НЕ ЗАВИСЯЩАЯ ОТ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ группа основных принципов использования элементов питания на основе литий-ионной технологии:

1. Напряжение:

Литий-ионный элемент питания на протяжении всей своей жизни должен находиться в пределах допустимых заводом-изготовителем напряжений, а именно минимально допустимое напряжение на контактах аккумулятора 2.7 (2.8) вольта, и максимально возможное напряжение 4.2 (4.4 вольта), эти напряжения обусловлены использованной при изготовлении данного элемента химии (химических элементов), разряженный элемент имеет минимальное напряжение, полностью заряженный элемент имеет максимально допустимое напряжение на + и - (м) контакте. Существуют элементы, способные выдержать большие параметры предельно допустимых значений, но производитель не гарантирует стабильное поведение элементов, подвергшимся таким "испытаниям", это может быть вздутие элеиента вследствие нагрева (закипания) электролита, а может быть и резкая разгерметизация элемента (взрыв) зачастую с мнговенным воспламенением, вследствие контакта лития с кислородом. Контролем данных параметров, конкретно максимально и минимально допустимых напряжение, занимается микросхема (контроллер), которой комплектуются все готовые изделия (аккумуляторы) для наших с вами устройств, будь то аккумулятор телефона, планшета или ноутбука. Данный контроллер отключает элемент питания при достижении максимального или минимально напряжения элемента питания.

2. ЕМКОСТЬ элемента

Количество энергии, отдаваемой аккумулятором при изменении его заряда от 100% до 0% - это его емкость. Некоторые производители ограничивают максимальное напряжение 4.1 вольтами (при 4.2 возможных, например), при этом аккумулятор живет дольше, но его емкость снижается примерно на 10%. Также иногда нижний порог повышается до 3.0 вольт с такими же последствиями.

3. Условия хранения до момента начала использования

Наибольшая долговечность аккумулятора достигается при примерно 45-процентном заряде при его хранении, а при увеличении или уменьшении степени заряда срок жизни аккумулятора уменьшается. Именно поэтому грамотные производители поставляют в продажу аккумуляторы, заряженные примерно наполовину.

ЗАВИСЯЩАЯ ОТ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ группа:

Итак, в данную группу принципов и советов по использованию литий-ионных элементов входят те правила эксплуатации, на которые все мы можем непосредственно влиять, тем самым воздействуя на характеристики (емкость например) и долговечность аккумулятора (непосредственно количество циклов заряд-разряд до потери значительной ёмкости)

1. Стараться не доводить степень заряда аккумулятора до минимального значения, а именно до полного выключения и неспособности включения от источника питания, например любой ноутбук выключится при достижении уровня заряда в несколько процентов, данный параметр можно выставить вручную, обычно он составляет 5-7%. Это не сделано не просто так, данная мера позволяет Вам сохранить жизнеспособность батареи для ноутбука на как можно большее время. Чем меньше отдельные (или вместе взятые) элементы находятся в разряженном состоянии, тем меньшая степень износа (дегралдация) происходит. И уж тем более, хранить литий-ионный элемент (батарею) категорически запрещено. При достижении минимального уровня заряда рекомендуется немедленно произвести зарядку батареи до оптимальной для хранения (40-45%), либо до полной зарядки в случае, если вы планируете её использовать.

2. Не стоит бояться частых зарядок или дозарядок. Взгляните на эту таблицу:

Дело в том, что в литий-ионных элементах отсутствует так называемый эффект памяти (когда нужно обязательно полностью заряжать и разряжать батарею), наоборот, при меньшей степени использования элемента (например на 40-50% от всей ёмкости) элемент способен выдержать значительно большее количество циклов заряд\разряд.

3. Температура окружающей среды и непосредственно батареи (литий-ионных элементов). Итак, самый главный враг аккумуляторных элементов на основе литий-ионных технологий - температура, точнее повышенная температура. Например, доподлинно известно, что при температуре элемента 40 градусов по цельсию его ресурс сокращается в 6 раз! Особенно это касается хранения в полностью заряженном состоянии, иными словами, если взять ноутбук, - худшее что Вы можете сделать для батареи - работать с устройством поставив его на колени с использованием внешнего источника питания, или на диван (как многие любят). Что же происходит в этот момент? А происходит следующее: к и без того не холодное устройство, с полностью заряженными элементами на основе литий-иона (к слову нормальная рабочая температура любого ноутбука - выше 40 градусов, что уже не совсем хорошо для лития), прекращается практически полностью доступ свежего охлажденного воздуха, в следствие чего устройство нагревается еще больше, еще больше нагревается и батарея ноутбука, в которой в этот момент происходят необратимые химические реакции, приводящие к деградации элементов, снижению емкости, повышению внутреннего сопротивления отдельно взятых элементов. И ничего удивительного, когда у любителей поработать в постели, батарея выходит из строя за пару месяцев, не выдержав даже нескольких десятков циклов заряд\разряд.

А теперь, уважаемые, хотелось бы затронуть тему первого использования аккумуляторной батареи. Можно встретить различные мнения по поводу нужно или не нужно первые несколько циклов "раскачивать" батарею, иными словами, многие продавцы ( в том числе мы) предупреждают покупателей о необходимости обязательного проведения 3-5 ПОЛЬНЫХ циклов заряд-разряд. Итак, для чего это делается? Ну во первых, для калибровки контроллера, который запомнит реальную емкость элементов, установленных в батарею и запишет все в свою память, ну а второй, даже более важный момент - все элементы выйдет на свою номинальную емкость. Что же это означает.

Все дело в том, что глубокий разряд полностью выводит из строя литий-полимерный аккумулятор. Оптимальные условия хранения Li-pol аккумуляторов достигаются при 40%-м заряде от ёмкости аккумулятора. Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются. Через 2 года без использования, батарея теряет минимум 20 % ёмкости. Соответственно, нет необходимости покупать аккумулятор «про запас» или чрезмерно увлекаться «экономией» его ресурса. НО, есть одно НО... - уже давным давно почти все производители добавляют в состав электолита специальный консервант, так называемый ингибитор, который позволяет хранить аккумуляторы более двух лет. Это предопределяет особый порядок подготовки нового аккумулятора к первому использованию — можно сказать расконсервацию. Расконсервация заключается в нескольких полных циклах, обычно 2-3, заряд-разряд, что приводит к разрушению ингибитора — происходит расконсервация и аккумулятор выходит на свою номинальную емкость. Если процедура расконсервации не производится, то происходит эффект схожий с «эффектом памяти», иными словами ячейки не выйдут на свою номинальную емкость, заложенную производителем за счет того, что консервант еще не распался, контроллер батареи запомнит неверную емкость элементов, и просто-напросто не даст заряжать и разряжать элементы полностью, да и сами элементы не будут иметь заявленной емкости. А при больших токах во время эксплуатации консервант может начать интенсивно распадаться с выделением тепла и газов, что приведет к вспуханию аккумулятора и потере свойств электролита, но данный момент относится скорее к отдельно взятым элементам, используемых в электронных сигаретах, электровелосипедах, и прочей технике, способной давать большую нагрузку на аккумулятор.

Для сравнения, следует отметить, у нас на складе была очень редкая батарея для ноутбука SONY, причем ноутбук был чистый "американец", в РБ данная модель официально не завозилась, соответственно вероятность что данная батарея в ближайшее время будет востребована была крайне мала мягко говоря, да и батарея уже итак отлежала у нас с 2009 года, а на дворе - 2017 год) Итак, что мы имеем - батарея 8 лет пролежала разряженной в НОЛЬ. Честно говоря, мы уже были готовы к тому, что все элементы давно "сдохли" и полетят прямиком в мусорку... И как же мы удивились, когда вскрыв батарею, начав тестировать все элементы... их параметры после нескольких циклов были на уровне, заявленном производителем (емкость, внутреннее сопротивление). Но, чего уж греха таить, лучше, конечно не покупать такие батареи, хотя если это ОРИГИНАЛЬНАЯ батарея, - вполне вероятно что она будет работать как и положено.

 

2017-03-12
Все статьи