Меню

Почему литий ионные батареи умирают на морозе и как избежать этого



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.

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:

Тут имеет место очень интересный момент: потеря ёмкости АКБ — явление временное. Если вы нагреете источник энергии до +20. +22 градусов (это комнатная температура), его характеристики полностью восстановятся. А вот если температура АКБ опустится ниже минус сорока — необратимых последствий для батарейки избежать не удастся. Чтобы не доводить свой накопитель до крайностей, не следует использовать его при температуре ниже -20 градусов, для литий-железо-фосфатных — ниже -30 градусов. Однако если говорить в общем, то литиевые АКБ и минусовые температурные режимы — вполне могут подружиться.

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:

1. Могут полноценно выполнять свои прямые обязанности в широком диапазоне температур — -30. +55 градусов.

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.

Тесты осуществлялись при температуре -24 градуса. Ток разряда — 10 A. В процессе тестирования элементы не извлекались из морозилки.

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

Ниже приведён график разряда накопителей при комнатной температуре и при температуре -24 градуса:

Читайте также:  Индикатор аккумулятора на автомобиле и принцип работы АКБ датчика

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.

Разряд литий-ионных батарей при температуре -24 градуса:

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.

Разряд Samsung 30Q при температуре -24 градуса:

Как изменяется напряжение источников энергии на морозе

Батарейки целые сутки находились в морозилке при температуре -24 градуса. При замерах, изделия из места заморозки не извлекались.

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.

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».

А вот и результаты суровых испытаний. Перед проверкой, изделия сутки пролежали в морозилке при температуре -18 градусов и далее, заряженный источник питания непринуждённо отдавал заряд, а разряженный — «заправлялся» без проблем. При этом наблюдалось незначительное понижение ёмкости на таком минусе.

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.

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»!

Можно ли нормально эксплуатировать литий-ионные источники энергии при минусовых температурах? Можно, и тут всё зависит от химсостава используемой батарейки и соблюдения правил её эксплуатации. Больше всех не боятся мороза литий-железо-фосфатные АКБ. А что касается остальных представителей Li-ion технологии, то их также можно юзать зимой, вот только температура окружающей среды не должна быть ниже -20 градусов. Конечно, есть возможность немножко облегчить жизнь «подмороженным» девайсам. К примеру, их можно поместить в термокейс изготовленный из теплоизоляционных материалов.

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

Li-Ion аккумуляторы — правда и мифы.

Егор Морозов | 8 Декабря 2016 14:38

f64880f4c0e3a2f718a6f321e9238cc1.jpg

Читая «советы по эксплуатации» аккумуляторов на форумах невольно задумываешься — то ли люди физику с химией в школе прогуливали, то ли думают что правила эксплуатации свинцовых и ионных аккумуляторов одинаковые.
Начнем пожалуй с принципов работы Li-Ion аккумулятора. На пальцах все предельно просто — есть отрицательный электрод (сделаный обычно из меди), есть положительный (из алюминий), между ними находится пористое вещество (сепаратор), пропитанный электролитом (он предотвращает «самовольный» переход ионов лития между электродами):

Принцип работы основан на возможности ионов лития встраиваться в кристаллическую решетку различных материалов — обычно графита или оксида кремния — с образованием химических связей: соответственно при зарядке ионы встраиваются в кристаллическую решетку, тем самым накапливая заряд на одном электроде, при разрядке соответственно переходят обратно к другому элетроду, отдавая нужный нам электрон (кому интересно более точное объяснение происходящих процессов — гуглим интеркаляцию). В качестве электролита используются водосодержащие растворы, не содержащие свободного протона и устойчивые в широком диапазоне напряжений. Как видно в современных аккумуляторах все сделано достаточно безопасно — металлического лития нет, взрываться нечему, по сепаратору бегают только ионы.
Теперь, когда с принципом работы все стало более-менее понятно, перейдем к самым распростаренным мифам о Li-Ion аккумуляторах:

    Миф первый. Li-Ion аккумулятор в устройстве нельзя разряжать до нуля процентов.
    На деле все звучит правильно и согласуется с физикой — при разрядке до

2.5 В Li-Ion аккумулятор начинает очень быстро деградировать, и даже одна такая разрядка может существенно (до 10%!) уменьшить его емкость. К тому же при разряде до такого напряжение штатным зарядником зарядить его уже не получится — при падении напряжения ячейки аккумулятора ниже

3 В «умный» контроллер отключит ее как поврежденную, а если такие ячейки все — аккумулятор можно нести на помойку.
Но тут есть одно очень важное но, о котором все забывают: в телефонах, планшетах и других мобильных устройствах рабочий диапазон напряжений на аккумуляторе это 3.5-4.2 В. При опускании напряжения ниже 3.5 В индикатор показывает ноль процентов заряда и аппарат выключается, но до «критических» 2.5 В еще очень далеко. Это подтверждается тем что если подсоединить к такому «разряженному» аккумулятору светодиод то он может гореть еще долгое время (может кто-то помнит что раньше продавались телефоны с фонариками, которые включались кнопкой независимо от системы. Так вот там лампочка продолжала гореть и после разрядки и выключения телефона). То есть как видно при штатном использовании разрядки до 2.5 В не происходит, а значит разряжать акум до нуля процентов вполне можно.

Читайте также:  Выбор гелевой аккумуляторной батареи

Миф второй. При повреждении Li-Ion аккумуляторы взрываются.
Все мы помним «взрывной» Samsung Galaxy Note 7. Однако это скорее исключение из правил — да, литий очень активный металл, и взорвать его в воздухе нетрудно ( а в воде он и сам очень ярко горит). Однако в современных аккумуляторах используется не литий, а его ионы, которые куда менее активны. Так что чтобы произошел взрыв нужно сильно постараться — или повредить заряжающийся аккумулятор физически (устроить короткое замыкание), или заряжать очень высоким напряжением (тогда он сам повредится, однако скорее всего контроллер банально сгорит сам и не даст заряжать аккумулятор). Поэтому если у вас вдруг в руках оказался поврежденный или дымящийся аккумулятор — не стоит бросать его на стол и убегать из комнаты с криками «мы все умрем» — просто положите его в металлическую тару и вынесите на балкон (чтобы не дышать химией) — аккумулятор будет тлеть какое-то время и потом потухнет. Главное — не заливать водой, ионы конечно менее активные чем литий, но все же какое-то количество водорода при реакции с водой так же выделится (а он любит взрываться).

Миф третий. При достижении на Li-Ion аккумуляторе 300(500/700/1000/100500) циклов он становится небезопасен и его нужно срочно менять.
Миф, к счастью все меньше и меньше гуляющий по форумам и не имеющий под собой вообще никакого физического или химического объяснения. Да, во время эксплуатации электроды окисляются и коррозируют, что уменьшает емкость аккумулятора, но ничем кроме меньшего времени автономной работы и нестабильного поведения на 10-20% заряда это вам не грозит.

Миф четвертый. С Li-Ion аккумуляторами нельзя работать на морозе.
Это скорее рекомендация, чем запрет. Многие производители запрещают использовать телефоны при отрицательное температуре, да и многие сталкивались с быстрым разрядом и вообще отключением телефонов на холоде. Объяснение этому очень простое: электролит — это водосодержащий гель, а что происходит с водой при отрицательных температурах все знают (да, она замерзает если что), тем самым выводя некоторую область аккумулятора из работы. Это приводит к падениею напряжения, а контроллер начинает считать это разрядкой. Аккумулятору это не полезно, но и не смертельно (после нагрева емкость вернется), так что если вам позарез нужно пользоваться телефоном в мороз (именно пользоваться — достать из теплого кармана, посмотреть время и спрятать назад не считается) то лучше зарядите его на 100% и включите любой процесс, нагружающий процессор — так охлаждение будет происходить медленнее.

Миф пятый. Вздувшийся Li-Ion аккумулятор опасен, его нужно срочно выкинуть.
Это не совсем миф, скорее предосторожность — вздувшийся аккумулятор может банально лопнуть. С химической точки зрения все просто: при процессе интеркаляции происходит разложение электродов и электролита, в результате чего выделяется газ(так же он может выделяться и при перезарядке, но об этом чуть ниже). Но его выделяется крайне мало, и чтобы аккумулятор казался вздутым должно пройти несколько тсотен (если не тысяч) циклов перезарядки (если конечно он не бракованный). Проблем избавиться от газа нет — достаточно проткнуть клапан (в некоторых аккумуляторах он сам открывается при избыточном давлении) и стравить его (дышать им не рекомендую), после чего можно замазать дырку эпоксидной смолой. Конечно былую емкость это аккумулятору не вернет, но хотя бы теперь он точно не лопнет.

Миф шестой. Li-Ion аккумуляторам вреден перезаряд.
А вот это уже не миф, а суровая реальность — при перезарядке велик шанс что аккумулятор вздуется, лопнет и загорится — поверьте, мало удовольствия быть забрызганным кипящим электролитом. Поэтому во всех аккумуляторах стоят контроллеры, банально не дающие зарядить аккумулятор выше определенного напряжения. Но тут надо быть крайне осторожным в выборе аккумулятора — контроллеры китайских поделок зачастую могут сбоить, а фейерверк из телефона в 3 часа ночи думаю вас не обрадует. Разумеется, такая же проблема есть и в брендовых аккумуляторах, но во-первых там такое случается гораздо реже, а во-вторых вам по гарантии поменяют весь телефон. Обычно этот миф порождает следующий:

Миф седьмой. При достижении 100% нужно снимать телефон с зарядки.
Из шестого мифа это кажется разумным, но на деле нет смысла вставать посреди ночи и снимать устройство с зарядки: во-первых сбои контроллера крайне редки, а во-вторых даже при достижении 100% на индикаторе аккумулятор еще некоторое время дозаряжается до самого-самого максимума низкими токами, что добавляет еще 1-3% емкости. Так что на деле не стоит так сильно перестраховываться.

  • Миф восемь. Заряжать устройство можно только оригинальным зарядником.
    Миф имеет место быть по причине некачественности китайских зарядников — при нормальном напряжении в 5 +- 5% вольт они могут выдавать и 6, и 7 — контроллер, конечно, какое-то время будет сглаживать такое напряжение, однако в будущем оно в лучшем случае приведет к сгоранию контроллера, в худшем — к взрыву и (или) выходу из строя материнской платы. Бывает и обратное — под нагрузкой китайский зарядник выдает 3-4 вольта: это приведет к тому что аккумулятор не сможет зарядиться полностью.
  • Как видно из целой кучи заблуждений далеко не все имеют под собой научное объяснение, и еще меньше реально ухудшают характеристики аккумуляторов. Но это не значит что после прочтения моей статьи нужно бежать сломя голову и покупать дешевые китайские аккумуляторы за пару баксов — все-же для долговечности лучше взять или оригинальные, или качественные копии оригинальных.

    Источник

    Почему литий-ионные батареи умирают на морозе и как избежать этого

    Чтобы в мороз литий-ионные аккумуляторы хорошо работали, надо беречь их от переохлаждения. Держать за пазухой, использовать гелевые грелки, не хранить в холодных гаражах.

    Почему батареи выходят из строя на холоде?

    Большой проблемой для всех пользователей аккумуляторного инструмента зимой является то, что литий-ионные батареи теряют заряд или не могут его пополнить.

    В этом кратком руководстве мы расскажем о том, почему так происходит, и что вы можете предпринять, чтобы пользоваться аккумуляторным инструментом в течение всего дня даже зимой.

    Литий-ионные батареи и холод. Как они реагируют на него?

    Всякий аккумулятор выполняет две функции:

    • Хранит энергию.
    • Отдаёт электрический заряд.

    Почему аккумуляторы хуже работают на холоде?

    Заряжая аккумулятор и устанавливая его на инструмент, мы с полным правом ожидаем от них хорошей отдачи энергии для питания электродвигателя. Однако температура окружающего воздуха способна внести свои коррективы, из-за чего получаемый результат будет значительно отличаться от желаемого.

    Если температура содержимого банки Li-Ion батареи повышается, то это приводит к выходу элемента из строя. Он перестаёт держать заряд и становится бесполезным. Это происходит из-за снижения его внутреннего сопротивления.

    Очень многие пользователи сталкиваются с похожим эффектом при понижении температуры окружающего воздуха. Но природа его прямо противоположная – внутреннее сопротивление батареи возрастает. Из-за этого аккумуляторы в мороз не могут отдать энергию полностью или запасти её. И чем сильнее мороз, тем эта зависимость проявляется сильнее. Особенно заметна она у щелочных батарей. Однако и литий-ионные аккумуляторы повержены действию холода.

    Читайте также:  Аккумуляторы и зарядные устройства Canon в Екатеринбурге

    Нередко при попытке зарядить Li-Ion аккумуляторы в морозный день обнаруживается, что они пополняют ёмкость очень долго, а в отдельных случаях зарядные устройства вообще отказываются с ними работать! Ведь зарядники, особенно автоматические, учитывают именно внутреннее сопротивление элементов – когда оно становится равным номиналу, соответствующему полной зарядке, они прекращают подачу электричества.

    Литий-ионные батареи, устойчивые к холоду

    Какие шаги необходимо предпринять зимой, чтобы сохранить литий-ионные аккумуляторы в работоспособном состоянии? Вот пять шагов, которые вы можете сделать:

    1. Во время работы аккумуляторы нагреваются. Поэтому в зарядное устройство его надо поставить, не мешкая. Тогда он нормально воспримет подающуюся энергию, запасёт её и сможет потом вращать якорь электродвигателя. Установленная на зарядник, батарея так же будет немного греться (в пределах допустимого), что активизирует процесс.
    2. Держите аккумулятор в тепле. Во время перерыва в работе снимите аккумулятор и положите его за пазуху. Температуры вашего тела достаточно, чтобы поддержать элементы аккумулятора в работоспособном состоянии.
    3. Не оставляете аккумуляторы в холодных гаражах или мастерских на ночь. Отнесите их домой.
    4. Используйте гелевые грелки для рук. Они недороги и потому их можно взять по одной на каждую батарею. Уложите их (предварительно зарядив) в кофр с инструментом на время переноски или переезда до места работы. Это даст вам вполне ощутимый бонус – всегда приятно взять в руки не ледяной, а тёплый инструмент. Грелку можно зарядить за ночь и использовать весь следующий день.
    5. Используйте оригинальные батареи от производителя. Да, для каждого бренда найдётся своя подделка – более или менее качественная, но вряд ли лучшая, чем настоящая. Если можете – сделайте запас батарей. Чем их больше, тем проще вам будет воспользоваться одним из пяти советов (или всеми сразу), которые даны выше.

    Источник

    Литиевый аккумулятор на морозе

    Литиевый аккумулятор на морозе

    Статья обновлена: 2020-08-21

    Пользователи литиевых батарей не понаслышке знают, что на холоде заряд исчерпывается быстрее. Это характерно не только для аккумуляторов смартфонов. Любая литиевая батарея на морозе теряет свою емкость, а насколько – зависит от химического состава используемого электролита. Наиболее подходящими для эксплуатации в холодный период считаются батареи типа LiFePO4 – литий-железо-фосфатные. Литиевые элементы питания другого химического состава также используются зимой, но по сравнению с эксплуатацией в теплый сезон эффективность их работы падает.

    Что происходит с Li-ion аккумуляторами на морозе?

    Из-за снижения температуры электролита уменьшается скорость движения ионов и интенсивность прохождения химических реакций. На практике это выглядит так: при комнатной температуре аккум имеет заряд 100%, а после попадания на улицу и дальнейшего пребывания на холоде падает до 80% и ниже, не считая расходования энергии на питание устройства. Но потеря емкости литий-ионных аккумуляторов на морозе – временное явление. При последующем прогреве до комнатной температуры характеристики накопителей энергии полностью восстанавливаются.

    Необратимое повреждение происходит только при охлаждении ниже допустимого уровня в -40 °С. Во избежание негативных последствий для большинства литий-ионных АКБ рекомендуется не превышать нижнюю температурную границу в -20 °С, для литий-железо-фосфатных – минус 30 °С. В целом литиевые аккумуляторы и мороз вполне совместимы. Главное – помнить, что на холоде АКБ разряжаются быстрее, а долгое хранение при глубоком разряде ведет к неминуемой смерти батареи.

    Можно ли хранить Li-Ion аккумуляторы на морозе?

    В отличие от эксплуатации, длительное хранение литиевых аккумов на морозе недопустимо. При низких температурах временно снижается токоотдача, и увеличивается скорость саморазряда источников питания. Это некритично, если после использования АКБ снова окажется в помещении с плюсовой температурой и после нагрева будет заряжена.

    Но при долгом хранении на холоде быстрый саморазряд может спровоцировать критическую разрядку источника питания. А при хранении Li-Ion аккумуляторов на протяжении 3-х месяцев или более длительного срока с напряжением ниже 2,5 В емкость теряется необратимо – АКБ утрачивает способность к восполнению заряда. Поэтому заморозка литий-ионным аккумуляторам противопоказана. Оптимальная температура для их хранения– от +1 до +25 °С, допустимая – от 0 до +40 °С.

    Хранить литиевые АКБ нужно в сухом месте, извлеченными из оборудования, с уровнем заряда порядка 40%. Это поможет не допустить критического снижения напряжения при саморазряде. Если же напряжение упадет ниже значения 2,5 В на элемент, последующее хранение АКБ в течение 3-х месяцев или более длительного срока приведет к невосстанавливаемому падению емкости. Может произойти и коррозия элементов. При хранении аккумуляторов более 7 дней с напряжением до2 В на элемент происходит критическое изменение их химической структуры. Такие элементы питания подлежат утилизации.

    Можно ли заряжать литиевые аккумуляторы на холоде?

    Li-ion аккумулятор зарядка

    Зарядка литиевых АКБ на морозе недопустима. Более того – после использования при низкой температуре аккумуляторную батарею нужно выдержать в помещении, чтобы она прогрелась. Прогрев должен быть естественным и постепенным, без использования близко расположенных источников тепла.

    Оптимальный температурный диапазон для подзарядки литий-ионных АКБ – от +10 до +25 °С. Если зарядить литиевый аккумулятор на холоде, при последующем нагреве накопитель энергии окажется перезаряженным. А перезаряд, как и критический разряд, губительно сказывается на работоспособности батарей и их ресурсе.

    Простые правила для сохранения работоспособности АКБ

    Уберечь литий-ионные батареи от преждевременного выхода из строя поможет соблюдение нижеприведенных правил:

    1. Заряжайте АКБ, не дожидаясь ее глубокого разряда, при положительных температурах.
    2. Не заряжайте переохлажденные источники питания. Вначале прогрейте их до комнатной температуры.
    3. Используйте оригинальные зарядные устройства, рекомендованные для данной модели АКБ ее производителем.
    4. Не храните литиевые батареи на морозе и при температуре выше 30 °С.
    5. На длительное хранение отправляйте АКБ с уровнем заряда 35–50%.
    6. Не допускайте продолжительного хранения накопителей энергии в состоянии глубокого разряда, иначе они быстро деградируют.
    7. Избегайте перезаряда источника питания. Он неизбежен, если полностью зарядить АКБ в прохладе, а затем внести в более теплое помещение.

    Морозоустойчивость литиевых аккумуляторов разных типов

    велосипед на Li-ion аккумуляторе

    ​К эксплуатации в холода наиболее адаптированы аккумуляторы на основе литий-железо-фосфата и литий-титаната (LiFePO4 и Li4Ti5O12). Но для оснащения персонального электротранспорта модели на основе литий-титаната практически не используются из-за высокой цены и низкой удельной энергоемкости. Другое дело – батареи LiFePO4. Они считаются лучшим вариантом для использования в холодное время года, т.к.:

    1. способны работать в широком температурном диапазоне – от -30 до +55°C;
    2. отличаются малым сопротивлением;
    3. долговечны;
    4. термически стабильны;
    5. терпимы к высокому заряду;
    6. могут храниться при высоком напряжении;
    7. максимально безопасны в применении, даже при 100% заряде.

    Более чувствительны к низким температурам Li-Ion аккумуляторы типа LiCoO2 (литий-кобальтовые), LiMn2O4 (литий-марганцевая шпинель), LiNiMnCoO2 (литий-никель-марганец-кобальт-оксидные, сокращенно NMC).

    Способы защиты литиевых АКБ от холода

    Чтобы уберечь аккумуляторную батарею от воздействия отрицательных температур, не оставляйте ее надолго на морозе – по возможности снимайте АКБ и заносите в помещение. Защитить батарею от переохлаждения во время работы позволяет использование термокейса. Для его изготовления можно использовать изолон, пенопласт и другие термоизоляционные материалы. В процессе работы АКБ нагреется, а термокейс не даст ей быстро остыть во время непродолжительной стоянки.

    Выводы

    Боятся ли литиевые аккумуляторы мороза – зависит от химического состава используемого накопителя энергии и соблюдения правил его эксплуатации. Наиболее устойчивы к воздействию отрицательных температур батареи типа LiFePO4. Остальные литий-ионные АКБ также допустимо использовать зимой (до -20 °С), но желательно поместить их в термокейс из теплоизоляционных материалов.

    Дальность хода на одном заряде у одной и той же батареи зимой будет ниже, чем в теплое время года, поскольку при снижении температуры временно уменьшается и емкость АКБ. Заряжать и хранить литиевые АКБ нужно исключительно при положительных температурах. После использования в холодных условиях аккумулятор нужно внести в помещение и выдержать 2–3 часа при комнатной температуре, а затем зарядить.

    Источник

    Adblock
    detector