Электротехнический интернет-журнал Electrik.info

"Электрик Инфо" - онлайн журнал про электричество. Теория и практика. Обучающие статьи, примеры, технические решения, схемы, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.
 


Схемы подключения | Принципиальные схемы | Электроснабжение
Розетки и выключатели | Автоматы защиты | Кабель и провод | Монтаж электропроводки Ремонт электротехники | Молодому электрику

Электрик Инфо » Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом » Правильная эксплуатация литий-ионных аккумуляторов
Количество просмотров: 64547
Комментарии к статье: 11


Правильная эксплуатация литий-ионных аккумуляторов


В этой статье под правильной эксплуатацией литий-ионных аккумуляторов мы будем понимать соблюдение таких условий, в которых литий-ионный аккумулятор портативного устройства сможет работать безопасно, прослужит долго, причем функционирование устройства останется полноценным.

Речь пойдет именно о литий-ионных аккумуляторах, поскольку в большинстве современных мобильных гаджетов: в планшетах, в ноутбуках, в смартфонах и т. д. - установлены именно литиевые аккумуляторы. И если раньше можно было часто встретить никель-металл-гидридные, никель-кадмиевые, то сегодня массово применяются литиевые.

Литий-ионный аккумулятор

При правильной эксплуатации литий-ионный аккумулятор прослужит в 10-15 раз дольше, нежели при использовании как попало, что и будет раскрыто далее по тексту. Здесь будут приведены рекомендации для пользователей, соблюдение которых поможет сохранить литиевый аккумулятор эффективным и емким на протяжении всего периода пользования портативным устройством, пока не придет время и решение приобрести новое на замену старому.

Часто аккумулятор смартфона вздувается, нередко деформируя и корпус. Вздутие — симптом накопления газов, продуктов реакций протекающих внутри аккумулятора при неправильной его эксплуатации, приводящего к повышению давления на корпус изнутри.

Если вовремя не заменить вздувшийся аккумулятор, он в какой-то момент полностью разрушится или в худшем случае взорвется. Но самое интересное в этой истории со смартфоном то, что описанную проблему легко можно предупредить и предотвратить, соблюдая простые правила эксплуатации устройства с литий-ионным аккумулятором, и тогда ресурс аккумулятора сохранится максимально долго.

Не допускайте перегрева

Испорченный аккумулятор

Лишнее тепло, по какой бы причине оно не появилось, вредит литий-ионной батарее сильнее всего. Причинами могут стать как внешний источник тепла, так и стрессовые режимы заряда и разряда. Так, если вы оставили смартфон на солнце, например на пляже или в держателе внутри автомобиля, это снизит как способность аккумулятора принимать заряд в процессе зарядки, так и способность удерживать его после.

Лучше всего для сохранения емкости литиевой батареи, если температура ее корпуса не поднимается выше 20°C. Ежели температура поднимется выше 30°C, то способность удержания заряда уже понизится с исходных 100% до 80%.

При нагреве до 45°C способность аккумулятора удерживать заряд ослабнет уже вдвое. Температура в 45°C, кстати, легко достигается, если оставить устройство на солнце или интенсивно использовать энергетически мощные приложения.

То есть, если вы заметили, что устройство или аккумулятор ощутимо разогрелись, перейдите в прохладное место (если причина в температуре окружающей среды) или отключите ненужные приложения и службы, снизьте яркость дисплея, включите энергосберегающий режим — так вам удастся снизить потребляемую устройством мощность, и снизить ток, который течет через аккумулятор — аккумулятор начнет остывать.

Если это не поможет, выключите устройство, выньте батарею (если возможно) и подождите, пока она не охладится или пока не остынет устройство, если конструкция не позволяет извлечь аккумулятор.

Напротив, чрезвычайно холодная батарея, при температуре ниже -4°C, просто не сможет отдавать полную мощность пока не прогреется, лучше если до комнатной температуры.

Но вообще низкие температуры не способны причинить литиевой батарее такой необратимый ущерб, какой причиняют повышенные, поэтому после прогрева до комнатной температуры чрезвычайно холодного аккумулятора, свойства его электролита восстановятся. Выньте холодную батарею из устройства в помещении, или немного согрейте ее в руках, затем вставьте обратно.

Вовремя отключайте зарядное устройство

Вовремя отключайте зарядное устройство

Если аккумулятор заряжается дольше чем положено, то есть если он остается подключен к источнику зарядного тока даже после того как полностью зарядился, это может убить аккумулятор, сильно понизив его емкость.

Суть в том, что рабочий уровень обычного литиевого аккумулятора не должен для безопасной работы превышать 3,6 вольта, однако зарядные устройства в процессе зарядки подают на клеммы 4,2 вольта. И если зарядное устройство вовремя не отключить (благо, некоторые отключаются автоматически сами), то внутри аккумулятора начнутся вредные реакции. В худшем случае пойдет чрезмерный перегрев, и цепная реакция в электролите не заставит себя долго ждать.

Фирменные оригинальные зарядные устройства (которые идут в комплекте с самим гаджетом от производителя) отличаются высоким качеством, они сами способны снижать зарядный ток, взаимодействуя по правильному алгоритму с аккумулятором и со встроенным в гаджет контроллером.

С оригинальными зарядными устройствами опасность наступления перезаряда минимальна. Но лучше всего для верности сразу отключать заряжаемое устройство от зарядника, как только поступил сигнал (звук, световая индикация или пиктограмма на экране), что аккумулятор полностью заряжен. Не оставляйте очень надолго полностью заряженный смартфон подключенным к зарядному устройству.

Не беспокойтесь, что когда вы отключите смартфон от зарядника, он начнет разряжаться, ведь литиевые аккумуляторы отличаются от других типов аккумуляторов низким уровнем саморазряда. Если даже аккумулятором вообще не пользоваться после зарядки, то спустя сутки после отключения зарядки лишь 5% энергии, но все ровно убудет, а за следующий месяц — еще 2%.

В любом случае нет необходимости оставлять устройство на подзарядке (даже от фирменного зарядного устройства) до последнего момента, лучше отключить сразу, как только на дисплее (или индикатором) показан полный заряд.

Все современные мобильные устройства на литий-ионных аккумуляторах показывают 100% заряда, когда аккумулятор действительно полностью заряжен, нет никакой необходимости держать дольше.

Не допускайте глубокий разряд

Не допускайте глубокий разряд

Есть разные варианты использования ресурса аккумулятора. Если каждый раз разряжать батарею быстро и полностью, это будет регулярно сопровождаться выделением большого количества тепла, ведь разрядные токи через батарею будут течь немалые, а это разрушительная нагрузка на аккумулятор.

Если же небольшие разрядные циклы будут короткими, пусть даже потом аккумулятор будет дозаряжен, а затем снова разряжен несколькими порциями, ресурс аккумулятора сохранится дольше.

Современные литиевые аккумуляторы нормально выдерживают неполный разряд и дозаряд, не то что самые первые литиевые экземпляры!

И если рассмотреть влияние циклов разряда-заряда на общий жизненный ресурс аккумулятора, то на самом деле три цикла разряда до 66% и дозаряда до 100% принципиально эквивалентны по изнашивающему действию паре циклов разряда до 50% и затем дозаряда до 100%.

Много коротких циклов разряда-заряда не вреднее нескольких более длительных циклов. Вреден интенсивный разряд — он вызывает нагрев и ведет к необратимым процессам, если является глубоким (до 20% и ниже).

Нагрев и высокая токовая нагрузка однозначно снижают общий жизненный ресурс аккумулятора. Каждый глубокий разряд медленно но верно ведет к необратимым разрушениям, поэтому старайтесь вообще избегать глубокого разряда. Если смартфон сам выключился — это признак глубокого разряда — не следует до этого доводить. 20% достаточно для того, чтобы поставить устройство на подзарядку или вставить резервную батарею.

Разряжайте и заряжайте литиевый аккумулятор медленно

Разряжайте и заряжайте литиевый аккумулятор медленно

Как было сказано выше, интенсивная разрядка и зарядка сопровождаются большими токами через электролит аккумулятора, что и ведет к его перегреву, и следовательно — к разрушительным процессам (смотрите - Почему взрываются литий-ионные аккумумляторы).

Но даже если стрессовый режим был допущен, и аккумулятор сильно нагрелся, не спешите ставить его на зарядку. Подождите пока он остынет, и только после этого подключайте к зарядному устройству, тогда он сможет нормально и безопасно принимать заряд.

В процессе зарядки аккумулятор тоже не должен перегреваться, если такое происходит, значит через электролит текут слишком большие токи, а это вредно.

Некачественные зарядные устройства грешат так называемой «быстрой зарядкой», как и некоторые индукционные беспроводные зарядники. Такими «быстрыми» зарядными устройствами лучше не пользоваться. Дело в том, что безопасное зарядное устройство обязано реагировать на ток, потребляемый аккумулятором в процессе зарядки, и оперативно менять подаваемое напряжение, если нужно — снижать, когда нужно - повышать.

Если зарядное устройство — это просто трансформатор с выпрямителем, то ваш аккумулятор скорее всего перегреется из-за перенапряжения и постепенно разрушится. Не все «быстрые» зарядники совместимы с литиевыми аккумуляторами.

Самый лучший вариант — оригинальное зарядное устройство от того же производителя, что и у заряжаемого устройства, идеально — зарядник из комплекта. Но если возможности применить оригинальный зарядник нет, то пользуйтесь тем, который дает меньший ток — это спасет аккумулятор от перегрева из-за подачи чрезмерной мощности.

Хорошая альтернатива оригинальному зарядному устройству — USB-порт компьютера. USB 2.0 даст 500mА, USB 3.0 — максимум 900mА. Этого достаточно для безопасной зарядки.

Некоторые из «быстрых» устройств способны вкачивать в батарею по 3-4 ампера, но это разрушительно для батарей небольшой емкости, коими являются аккумуляторы карманных мобильных гаджетов (см. документацию). Небольшой ток от USB – гарантия сохранности литий-ионного аккумулятора.

Имейте при себе резервный аккумулятор

Имейте при себе резервный аккумулятор

Многие устройства допускают извлечение батареи, поэтому иметь запасной аккумулятор — совсем не проблема. Время работы устройства возрастет вдвое, исключается глубокий разряд (заранее установить резервный аккумулятор, не дожидаясь полного разряда основного), отпадает соблазн использовать вредный «быстрый» зарядник. 20% разряда основного аккумулятора — сигнал к тому чтобы установить резервный.

Если первая батарея сильно нагрелась от интенсивной нагрузки или по причине внешнего нагрева (случайно оставили на солнце) — вставьте запасную, и пока первая будет остывать, вы продолжите пользоваться вашим устройством, сохранив оба аккумулятора невредимыми. Когда тот что нагрелся остынет, его можно будет поставить на дозарядку в оригинальное зарядное устройство (сетевое или автомобильное).

Итак, чтобы литиевый аккумулятор прослужил долго и верно, необходимо:

1. Не допускать разогрева аккумулятора выше 30°C, лучшая температура 20°C.

2. Исключить чрезмерный заряд аккумулятора и перенапряжение на клеммах, оптимально 3,6 В.

3. Избегать глубокого разряда аккумулятора — пусть 20% будет пределом.

4. Не допускать высокие токовые нагрузки во время заряда и разряда (см. документацию), использовать USB.

5. Иметь резервный аккумулятор.

Популярные публикации:

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика 



Поделитесь этой статьей с друзьями:


Другие статьи с сайта Электрик Инфо:

  • Как рассчитать параметры зарядного устройства для аккумулятора
  • Что такое эффект памяти аккумулятора
  • Что такое емкость аккумулятора и от чего она зависит
  • Внутреннее сопротивление аккумулятора
  • Как измерить емкость аккумулятора и перевести фарады в ампер-часы
  • Литий-полимерные аккумуляторы
  • Как увеличить срок службы литий-ионных аккумуляторов
  • Устройство и принцип работы аккумулятора
  • Алюминиевые аккумуляторы
  • Современные аккумуляторные батарейки - достоинства и недостатки
  • Категория: Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом

    Зарядка аккумулятора, Аккумуляторные батареи

      Комментарии:

    #1 написал: Василий |

    Все литиевые аккумуляторы эксплуатирую по схеме "полный разряд - полный заряд". Результат: телефон Сименс М55 2004 года выпуска - сейчас его родная батарея держит 2 дня. Смартфон Леново, год использования, - емкость не изменилась. Телефон Fly 2012 года - батарея держит 5-6 дней. Телефон Самчунг 2010 года - держит неделю. Все примеры без выключения в промежутке между зарядом.

      Комментарии:

    #2 написал: Alex Gall |

    Не очень грамотная статья. Если с выводами 1, 3, 4 еще можно согласиться, они в принципе достаточно разумны (хотя не очень точны), то о выводе 2 можно совершенно точно сказать что он невежествен.

    3,6В это оптимальное напряжение  для заряженного  литиевого аккумулятора, но совершенно неправильно говорить об этом для напряжения заряда.

    Любое нормальное зарядное устройство обязано выдавать напряжение больше чем 3,6В иначе батарея никогда не зарядится. И, да, правильное напряжение с зарядного устройства именно 4,2В. Это верхний порог при котором зарядное устройство должно отключаться. Если использовать исправное зарядное устройство, специально предназначенное для заряда литиевых батарей, то можно не торопиться отключать телефон/смартфон от зарядки. Умное устройство и батарея сделают это сами.

    Вышесказанное не относится к суррогатам типа универсальных "лягушек" и к отдельным элементам типа 18650, в которых нет встроенного контроллера заряда. Внутри любой телефонной (ноутбучной) литиевой батареи есть встроенный контроллер заряда, который следит за температурой внутри батареи и за "принятым" ей зарядом. Так что никакого перезаряда не будет.

    После серии "коротких" циклов неполного заряда/разряда настройки контроллера сбиваются и ему требуется так называемая калибровка - полный заряд с последующим полным разрядом до безопасного напряжения (3В на элемент).

    Калибровка нужна не столько для долгожительства батареи, сколько для правильного расчета устройством уровня заряда батареи.

    Батареи (элементы) 18650 требуют внешнего контроллера в обязательном порядке, хотя имеют встроенный механический предохранитель (одноразовый).

    Ну вот как то так, кратенько)))

      Комментарии:

    #3 написал: Vladimir |

    Согласен с Alex Gall. В очередной раз огорчило засилье рунета полу-грамотной информацией.

      Комментарии:

    #4 написал: Dnik |

    Почему статья написана не сначала, а со средины? Как начинать пользоваться новым аккумом, нет ни слова. Или это не важно?

      Комментарии:

    #5 написал: Павел |

    Теоретически литию может противостоять только алюминий, но, к сожалению, он электрохимически необратим (т.е. на его основе нельзя создать перезаряжаемые системы с хорошей эффективностью и ресурсом).  

      Комментарии:

    #6 написал: Сергей Иванов |

    В качестве доказательства революционного характера технологии литий-ионных аккумуляторов ученые, которые сыграли активную роль в разработке этой технологии, получили в 2019 году Нобелевскую премию по химии. Этими учеными являются Джон Б. Гуденаф, М. Стэнли Уиттингем и Акира Йошино. Нобелевский фонд: «Литий-ионные батареи произвели революцию в нашей жизни с момента их первого выпуска в 1991 году. Они заложили основы беспроводного общества, свободного от ископаемого топлива, и являются величайшим достоянием человечества». В статье на веб - сайте PowerElectronics.com, Фрэн Хоффарт предлагает несколько полезных советов по продлению срока службы литий-ионных батарей: Заряжайте аккумулятор в любое время: помните, что чем меньше заряда аккумулятора, тем сложнее поддерживать работу устройства, что сокращает срок службы аккумулятора. Избегайте зарядки до 100% емкости: во время зарядки аккумулятор нагревается, что может отрицательно сказаться на сроке его службы. Извлечение аккумулятора из зарядного устройства на 80% означает, что он тратит меньше времени на нагрев от одной зарядки. Избегайте зарядки при экстремальных температурах: зарядка аккумулятора при температуре ниже 0 ° C может сделать аккумулятор нестабильным и опасным.

      Комментарии:

    #7 написал: Сергей |

    Литий-ионные аккумуляторы стареют сами по себе, а срок службы зависит от условий хранения. Хранить их следует в заряженном состоянии, при более длительном хранении необходимо заряжать их через 6 месяцев. С точки зрения долговечности их лучше всегда заряжать после использования. Если батарея полностью разряжена, ее необходимо заряжать в зарядном устройстве не менее 24 часов, иначе элементы могут быть разрушены защитной электроникой, которая входит в комплект каждой литий-ионной батареи. Защитная электроника имеет небольшое потребление тока, но даже при разряженном элементе даже этот небольшой ток может привести к падению напряжения ниже конечного напряжения разряда, и элемент или элементы будут разрушены.

    Литий-ионные аккумуляторы следует хранить заряженными. Если напряжение падает ниже установленного предела, элементы в аккумуляторе разрушаются. Если вы храните разряженную батарею в течение нескольких месяцев, если батарея имеет электронику, электроника может разрядить ее ниже этого предела. Если недозаряд только небольшой, то иногда можно оживить батарею, но электроника должна "обойти", поэтому они должны начать заряжать аккумуляторы прямо на своих контактах, потому что электроника не позволит зарядиться. Но это должен делать только опытный человек, разбирающийся в аккумуляторах.

      Комментарии:

    #8 написал: Алексей |

    Литий-ионные аккумуляторы можно использовать только в определенных условиях, поэтому необходима система управления аккумуляторами (BMS), чтобы контролировать состояние аккумуляторов и обеспечивать безопасность эксплуатации. 

      Комментарии:

    #9 написал: Роберт |

    Ключом к наилучшей удельной энергии этого типа аккумуляторов является высокое напряжение элемента 3,60 В. Улучшения в активных материалах и электролитах могут еще больше увеличить плотность энергии. Зарядные характеристики хорошие, а плоская кривая разряда обеспечивает эффективное использование накопленной энергии в плоском и желательном диапазоне напряжений 3,70-2,80 В/ячейка. В 1994 году стоимость производства цилиндрического литий-ионного элемента 18650 превышала 10 долларов, а емкость составляла 1100 мАч. В 2001 году цена упала ниже 3 долларов, а емкость была увеличена до 1900 мАч. Снижение стоимости, повышенная удельная энергия и отсутствие токсичных материалов проложили путь к тому, чтобы литий-ионный аккумулятор стал широко распространенным аккумулятором для портативных устройств. Литий-ионная батарея не требует особого ухода, и это преимущество, которым не может похвастаться большинство других химических продуктов. Аккумулятор не имеет памяти и не требует упражнений (преднамеренно полностью разряжается), чтобы поддерживать его в хорошем состоянии. Саморазряд более чем вдвое меньше, чем у систем на основе никеля, что помогает в приложениях индикатора мощности. Номинальное напряжение ячейки 3,60 В может напрямую питать мобильные телефоны, планшеты и цифровые камеры, предлагая упрощение и снижение затрат по сравнению с конструкциями с несколькими ячейками. Недостатками являются необходимость использования цепей защиты для предотвращения возможного самовоспламенения или взрыва. Дополнительным недостатком является высокая цена.

      Комментарии:

    #10 написал: knnk007 |

    Как почитаю инетовских спесиалистов, так страшно становится....
    Про зарядный и разрядный ток никто НЕ написал....

      Комментарии:

    #11 написал: Сергей |

    Литий-ионные аккумуляторы состоят из анода и катода, разделенных пористым полимерным сепаратором. Катод обычно изготавливается из оксидов переходных металлов с внедренными ионами лития, а анод обычно изготавливается из графита. Электролит, заполняющий аккумулятор, представляет собой органический раствор солей лития. Чтобы предотвратить возгорание и взрыв батареи, литий-ионные батареи оснащены системами безопасности, такими как контроллеры, датчики и балансировщики заряда. Эти системы помогают регулировать температуру аккумулятора, предотвращать перезарядку, а также обнаруживать и реагировать на другие потенциальные проблемы безопасности.

    Присоединяйтесь к нам в социальных сетях:

    ВКонтакте | Facebook | Одноклассники | Электрик Инфо на Яндекс Дзен

     

    Популярные разделы сайта:

    Электрика дома  Электрообзоры  Энергосбережение
    Секреты электрика Источники света Делимся опытом
    Домашняя автоматика Электрика для начинающих
    Практическая электроника Электротехнические новинки
    Андрей Повный - все статьи автора



    Copyright © 2009-2024 Электрик Инфо - Electrik.info, Андрей Повный
    Вся информация на сайте предоставлена в ознакомительных и познавательных целях.
    За применение этой информации администрация сайта ответственности не несет.
    Перепечатка материалов сайта запрещена.