Можно ли полностью разряжать литий ионный аккумулятор: 5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов

5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы не столь «привередливы», как их никель-металл-гидридные собратья, но все равно требуют определенного ухода. Придерживаясь

пяти простых правил

, можно не только продлить жизненный цикл литий-ионных аккумуляторных батарей, но и повысить время работы мобильных устройств без подзарядки.

Не допускайте полного разряда. У литий-ионных аккумуляторов отсутствует так называемый эффект памяти, поэтому их можно и, более того, нужно заряжать, не дожидаясь разрядки до нуля. Многие производители рассчитывают срок жизни литий-ионного аккумулятора количеством циклов полного разряда (до 0%). Для качественных аккумуляторов это 400-600 циклов. Чтобы увеличить срок службы вашего литий-ионного аккумулятора, чаще заряжаете свой телефон. Оптимально, как только показатель заряда батареи опустится ниже отметки 10-20 процентов, можете ставить телефон на зарядку. Это увеличит количество циклов разряда до 1000-1100.

Данный процесс специалисты описывают таким показателем как Глубина Разряда (Depth Of Discharge). Если ваш телефон разряжен до 20%, то Глубина Разряда составляет 80%. В нижеприведенной таблице показана зависимость количества циклов разряда литий-ионного аккумулятора от Глубины Разряда:

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

Храните частично заряженными. Оптимальным состоянием для длительного хранения литий-ионного аккумулятора является уровень заряда от 30 до 50 процентов при температуре 15°C. Если же оставить батарею полностью заряженной, со временем ее емкость существенно снизится. А вот аккумулятор, который долгое время пылился на полке разряженным до нуля, скорее всего, уже не жилец – пора отправлять его на утилизацию.

В нижеприведенной таблице показано сколько остается емкости в литий-ионном аккумуляторе в зависимости от температуры хранения и уровня заряда при хранении в течение 1 года.

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

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

от –40°C до +50°C

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

Надо разряжать до нуля? Мифы о батарее вашего смартфона

Принцип работы литий-ионных батарей основан на движении ионов лития между положительно и отрицательно заряженными электродами через электролит. Хотелось бы, чтобы этот процесс длился вечно, но все в этом мире подвержено старению, а в случае с аккумуляторами — деградации.

Если человеческая жизнь измеряется годами и десятилетиями, то к оценке долголетия батарей больше подходит понятие количества циклов зарядки/разрядки. Как продлить жизнь аккумулятору своего смартфона и что такое «сладкая зона»? Объясняем.

У цикла зарядки/разрядки нет четко очерченных границ, глубина зарядки и разрядки может варьироваться, а число циклов может сокращаться или увеличиваться в зависимости от интенсивности использования и условий, в которых работает батарея. Поэтому ставить штамп годности на такие устройства — дело неблагодарное. Находчивый юзер всегда отыщет способ убить аккумулятор раньше срока.

С момента выпуска корпорацией Sony первой литий-ионной батареи прошло почти три десятилетия. И если процессоры за это время каждые два года по закону Мура наращивали свою мощность, удваивая число транзисторов, то аккумуляторы каждый год прирастали емкостью примерно на 8%. Благо стоимость их производства сокращалась примерно в такой же динамике.

Сегодня литий-ионные батареи соответствуют большинству ожиданий рынка массовых устройств, пускай потребители и жалуются на низкую емкость и необходимость частой зарядки. Поверьте, это пока лучшее, что есть у нас для мобильной техники.

А вот советы о том, как с этим «лучшим» нужно обращаться.

Оставлять ли смартфон на зарядку на ночь?

Да. (Однако в долгосрочной перспективе эффект от долгих ночных зарядок может быть негативным.) Зарядившись за пару часов на 100%, батарея прекращает накапливать электричество, а затем контроллер питания дозировано подает энергию в аккумулятор, удерживая его заряд на уровне 100%. Если, конечно, это необходимо. Современные смартфоны сами по ночам неохотно выбираются в сеть, если их об этом правильно попросить. Так что спит не только хозяин, но и батарея. А за ее сохранностью следит контроллер питания, который поймет, что не стоит накачивать аккумулятор током, когда тот уже сыт.

Следует только помнить, что заряжающийся телефон лучше держать подальше от постели.

Если ночью он окажется под подушкой, то перегрев не пойдет ему на пользу. Высокая температура может спровоцировать паразитные реакции, приводящие к деградации батареи. Да и вспомните эти страшилки из сети, когда хозяева посреди ночи просыпались из-за возгорания смартфона. Этому могут быть разные причины, так что даже если вы уверены в целостности своего аккумулятора, лучше перестраховаться.

Надо ли разряжать батарею до нуля и заряжать до 100%?

Не стоит. Большинство мобильных девайсов отключаются, когда уровень заряда достигает 3 вольт на ячейку. Или примерно 5% от оставшейся фактической емкости аккумулятора, пускай в системе это будет уже 0%. Производители выбирают этот порог для того, чтобы оставить заряд на обслуживание контроллеров, снизить нагрузку на батарею, а также на случай, если телефон не будет тут же подключен к з/у. Чтобы был запас на случай пассивной саморазрядки. Данный процесс может занять месяцы до тех пор, пока напряжение не снизится до 2,5 вольта на ячейку.

После этого защитный контур разомкнется, и аккумулятор начнет выходить из строя.

В индустриальных устройствах этот порог остаточного заряда может быть выше, так как там стоит задача продлить срок службы инструмента. Их батареи могут работать в так называемой сладкой зоне (от 30 до 80% фактической емкости), так как это обеспечивает наиболее продолжительный срок службы. На потребительском рынке смартфонов такое не внедряют, ведь перед нами в первую очередь стоит вопрос комфорта. Стоит ли думать о «сладких зонах», если большинство людей меняют свои телефоны каждые 3—5 лет?

Советы разряжать телефон до нуля остались с тех пор, когда в массовом обиходе были никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи. Они обладают так называемым эффектом памяти — потерей емкости в том случае, если аккумулятор не был разряжен полностью, а новый цикл зарядки уже стартовал. Литий-ионные батареи такого эффекта не испытывают, их можно подзаряжать в любой момент. Просто определитесь для себя со «сладкой зоной» и комфортом.

Почему литий-ионные батареи со временем все равно умирают?

Определить, сколько точно проживет батарея, довольно сложно. Но одно можно сказать точно — в конце концов она деградирует. Почему так происходит? Это связано с необратимым процессом миграции ионов лития, которые и отвечают за перенос электрического заряда между электродами.

Когда графит (анод) вступает во взаимодействие с литием и электролитом, на его поверхности появляется пленка из продуктов реакции, которую называют твердой электролитной интерфазой (solid electrolyte interphase, SEI). Состоящая из оксида и карбоната лития пленка со временем утолщается и образует барьер, который мешает ионам лития взаимодействовать с графитовым анодом и электролитом. К тому же в процессе разрядки этот литий, который пошел на создание барьера, не возвращается к катоду. А это значит, что аккумулятор постепенно теряет свою эффективность.

В свою очередь в области катода (из-за повышенного напряжения и температуры) во время зарядки происходит окисление электролита, что также негативно сказывается на батарее. Эти реакции называют паразитными, потому что они снижают емкость аккумулятора.

Ультрабыстрые зарядки вредят батарее?

Сверхбыстрые зарядки применяются только во время первой фазы заряда смартфона. Вам уже, наверное, все уши прожужжали этими 50% за 20 минут. Так вот, связано это с тем, что батареи — нелинейные устройства. Самое напряженное время для них наступает во второй половине цикла зарядки, когда прием ионов лития на электроде усложняется. Они словно дерутся за последние места на парковке у торгового центра. Во второй фазе ток заряда заметно снижается.

Эксперты напоминают, что производить быструю зарядку нужно при умеренной температуре, потому как на холоде химические реакции замедляются. В то же время перегрев при быстрой зарядке может спровоцировать приступ деградации батареи.

Современные смартфоны оборудованы контроллерами питания, которые оценивают состояние аккумулятора во время зарядки, а также снижают или останавливают ток зарядки, если батарея оказывается под чрезмерным напряжением.

Отключение Wi-Fi и Bluetooth продлевает жизнь батареи?

Второй по энергопотреблению в мобильных девайсах значится работа беспроводных интерфейсов. Особенно показательны в этом плане путешествия на поезде. Смартфон постоянно прыгает от одной базовой станции к другой, пытаясь поймать слабеющий сигнал сотовой сети.

Если в поезде есть Wi-Fi-точка, то лучше подключиться именно к ней. Таким образом можно будет сэкономить не только мобильный трафик, но и заряд батареи, так как приемнику сотовой сети не придется работать сверхурочно в постоянном поиске стабильного соединения.

Что касается Bluetooth-соединения, то тут есть нюансы. Параллельно с совершенствованием мобильных телефонов и увеличением емкости их батарей данная технология беспроводной связи становилась все менее энергозатратной. В 2009 году были приняты спецификации Bluetooth Low Energy, которые стали частью стандарта Bluetooth 4. BLE — это часть Bluetooth, нацеленная на соединение с устройствами, которые периодически обмениваются небольшим объемом данных. То есть для воспроизведения музыки в беспроводных наушниках смартфон задействует Bluetooth Classic, для соединения с фитнес-трекером — BLE. Так получается куда менее затратно по мощности. То есть ограничивание себя в беспроводных интерфейсах серьезно на автономности не скажется.

Если уж так важно продлить жизнь батареи на последних процентах, лучше отключить автоматическую регулировку яркости и выставить этот показатель на минимальный уровень. Экран — это самый главный потребитель энергии в смартфоне.

Батарею смартфона нельзя тушить водой?

Можно и нужно. Батарея не загорается спонтанно. По крайней мере, открытому пламени предшествуют перегрев, шипение или выпуклость в области аккумулятора. Что в таком случае советуют делать эксперты? Необходимо немедленно убрать от телефона легковоспламеняющиеся материалы, а еще лучше — аккуратно допинать его до негорючей поверхности. При этом простое отключение батареи от зарядки уже не остановит разрушительной реакции внутри устройства.

Но есть и хорошая новость. С небольшим литий-ионным пожаром можно справиться. В первую очередь с помощью пенного, углекислотного или порошкового огнетушителя. Но даже обычная вода поможет потушить загоревшийся смартфон, несмотря на расхожие сетевые мифы. Не забудьте только обесточить девайс.

Федеральное управление гражданской авиации США советует бортпроводникам в таких случаях использовать бутылки с водой или газировкой. В литий-ионном аккумуляторе содержится очень мало металлического лития, который может вступить в реакцию с водой, выделить горючий водород и тем самым подлить масла в огонь.

Во время горения из батареи выделяется в основном углекислый газ (CO2), немного фтороводорода, оксифторид фосфора и другие не самые полезные для вдыхания вещества. Так что при наличии дыма и газов следует проветрить помещение. При правильном использовании сбои литий-ионных аккумуляторов происходят редко.

Читайте также:

Библиотека Onliner: лучшие материалы и циклы статей

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Быстрая связь с редакцией: читайте паблик-чат Onliner и пишите нам в Viber!

Перепечатка текста и фотографий Onliner без разрешения редакции запрещена. [email protected]

Как правильно эксплуатировать литий-ионные аккумуляторы

Как правильно эксплуатировать литий-ионные аккумуляторы

Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, который широко распространён в современной бытовой электронной технике и находит своё применение в качестве источника энергии в электромобилях и накопителях энергии в энергетических системах.

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.

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

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

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

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

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.

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

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.

Ранее ЭлектроВести писали, что ученые представили новый катодный материал для металл-ионных батарей. Об этом говорится в работе исследователей из Центра энергетических наук и технологий Сколтеха.

По материалам: electrik.info.

Как заряжать литий ионные аккмуляторы?

Как заряжать литий ионный аккумулятор, чтобы значительно продлить срок его службы и добиться длительной эффективной работы? Соблюдение простых правил эксплуатации, рекомендованных производителем, позволит продлить срок жизни батареи питания и избежать больших затрат на дорогостоящую покупку. Принцип работы литий-ионных батарей отличается от никель-кадмиевых и других устройств, поэтому и требования к циклам заряда и разряда будут совсем другими.

Основные правила зарядки аккумуляторов

Одна из главных особенностей: литий-ионные аккумуляторы не требуется полностью заряжать и разряжать. В отличие от никель-кадмиевых элементов питания, такие батареи не имеют эффекта памяти, следовательно при неполной зарядке их емкость не уменьшается, и продолжительность автономной работы не сокращается. Более того, полная разрядка приводит к сокращению срока работы аккумулятора, продолжать использовать ноутбук нежелательно уже при 20%-ной отметке.

Можно перечислить несколько основных правил правильной зарядки и эксплуатации литий-ионных аккумуляторов:

• Нельзя хранить долгое время разряженную батарею. Если разряженный аккумулятор пролежал на полке несколько месяцев, его можно выбрасывать: зарядить его заново уже не получится. Это одна из самых распространенных причин, по которым литий-ионные батареи полностью выходят из строя.
• Нежелательно постоянно поддерживать аккумулятор на зарядке во время работы ноутбука. Если он используется в качестве стационарного компьютера дома, на время работы можно вынимать аккумулятор и использовать только сеть от розетки. При этом несколько раз в месяц батарею необходимо подключать для полноценной зарядки и разрядки.
• Оптимальный уровень заряда для хранения аккумулятора – 30-50%. При таком уровне батарея сама практически не теряет заряд и сохраняет свои свойства в течение длительного времени.
• Нельзя допускать перегрева и переохлаждения батареи питания. Ее нежелательно оставлять на открытом солнце или вблизи обогревателей, нельзя включать ноутбук на улице при температуре ниже нуля. И то, и другое приводит к ускоренному износу, и скоро придется покупать новый аккумулятор.

Литий-ионные батареи любого типа рекомендуется подзаряжать только оригинальными зарядными устройствами. Это касается как ноутбуков, так и смартфоном или планшетов. Если блок питания вышел из строя, необходимо приобрести новый той же марки и с теми же характеристиками.

Как увеличить срок работы аккумулятора?

Правильно зарядить литий-ионный аккумулятор – значит обеспечить ему длительную автономную работу и долгую работоспособность. Стандартный срок эксплуатации для батарей такого типа составляет от 400 до 600 циклов зарядки и разрядки, однако правильная эксплуатация с соблюдением всех рекомендаций способна увеличить этот показатель до 1000 циклов. Заботиться о батарее питания будет намного проще, если поставить на ноутбук специальные утилиты, позволяющие контролировать уровень зарядки литий-ионного аккумулятора и степень его изношенности, а также своевременно закрывать все ненужные программы.

Для увеличения времени автономной работы необходимо правильно экономить энергию. При временном прекращении работы ноутбук нужно переводить в режим гибернации – это значительная экономия заряда батареи. Также нужно отключать все невостребованные в данный момент функции, закрывать лишние программ и не допускать слишком большого списка автозагрузки. Если батарея все же вышла из строя, не стоит пытаться разбирать ее самостоятельно и пытаться ремонтировать.

Советы по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов

Что представляет собой литий-ионный аккумулятор?

Далеко не все знают, что такое литий-ионный аккумулятор. Давайте для начала рассмотрим его конструкцию на примере смартфона. В данном случае он имеет один аккумуляторный элемент, который чаще всего называется банкой. Его номинальное напряжение обычно составляет 3,7 В. Также в составе аккумулятора есть контроллер, представляющий собой плату с микросхемой, распаянной на ней. Она не допускает перезаряда или глубокого разряда. То есть производители аккумуляторов уже позаботились о том, чтобы избежать проблем с зарядкой и разрядкой батареи. Пользователю нужно только соблюдать простые правила эксплуатации.

Правила по использованию литий-ионных аккумуляторов

Придерживаясь следующих простых правил, вы сможете не только продлить жизненный цикл литий-ионного аккумулятора, но и увеличить время работы устройства, в котором он используется.

Правило 1: не разряжайте полностью аккумулятор

У литий-ионных аккумуляторов нет так называемого «эффекта памяти». Поэтому их необходимо заряжать, не дожидаясь, когда они разрядятся до 0%. Многие производители рассчитывают срок эксплуатации аккумулятора количеством циклов зарядки с нулевого значения. Для качественных АКБ он составляет 400-600 циклов. Чтобы повысить срок службы литий-ионного аккумулятора, нужно чаще заряжать устройство, когда на нем осталось 10-20% зарядки. Благодаря этому можно увеличить количество циклов разряда вплоть до 1700.

Правило 2: разряжайте аккумулятор только 1 раз в 3 месяца

Полный заряд в течение продолжительного времени так же вреден для литий-ионных аккумуляторов, как и постоянная разрядка до 0%. Это приводит к тому, что устройство получает некорректную информацию о количестве заряда. В связи с нестабильным процессом заряда специалисты рекомендуют 1 раз в 3 месяца полностью разряжать АКБ. Причем после следует зарядить его до 100%, а затем продержать на зарядке от 8 до 12 часов. За счет этого обновится максимальное значение, а работа батареи будет стабильнее.

Правило 3: храните неиспользуемый аккумулятор с небольшим количеством заряда

Если вы планируете хранить литий-ионный аккумулятор, который долгое время не будет использоваться, то его уровень заряда должен составлять от 30 до 50%. Причем рекомендуется, чтобы температура в помещении была 15 градусов по Цельсию. Если хранить полностью заряженный аккумулятор, то он потеряет значительную часть емкости. Разряженные до 0% АКБ после длительного хранения, скорее всего, придут в негодность. В таком случае придется обратиться в компанию, которая имеет разрешение на утилизацию литий-ионных аккумуляторов, поскольку выкидывать их с обычным мусором категорически запрещено.

Правило 4: Используйте только оригинальное зарядное устройство

Важно заметить, что зарядное устройство встроено в конструкцию смартфона, планшета, ноутбука и т.д. Поэтому в данном случае внешний адаптер выступает в качестве выпрямителя и стабилизатора напряжения. Видеокамеры и фотоаппараты не оснащены таким устройством. В связи с этим их аккумуляторы следует вынимать и заряжать во внешнем устройстве. Использование сторонних зарядных устройств может оказать негативное воздействие на работу аккумулятора.

Применение несертифицированных зарядных устройств небезопасно. Особенно это касается так называемых «лягушек» китайского производства, которые часто воспламеняются в процессе зарядки. Прежде чем использовать такое универсальное зарядное устройство, сверьтесь с допустимыми значениями, указанными на упаковке. Особое внимание следует обратить на максимальную емкость. Если ограничение меньше емкости, то в лучшем случае аккумулятор не зарядится полностью, а в худшем – его ждет утилизация.

Правило 5: не допускайте перегрева аккумулятора

Высокие температуры крайне негативно воздействуют на литий-ионные аккумуляторы. Поэтому нельзя допускать попадания на мобильные устройства прямого ультрафиолетового излучения. Также запрещено оставлять их в непосредственной близости от источников тепла, к примеру, обогревателей. Низкие температуры тоже губительны для АКБ, но в гораздо меньшей степени. Оптимальная температура, при которой можно использовать литий-ионные аккумуляторы, составляет от -40 до +50 градусов по Цельсию.

О жизни и здоровье литий-ионных батарей

Технологии идут вперед, но инерция мышления, человеческая лень и нежелание учиться новому тянут нас назад. Типичный пример — рекомендации продавцов мобильных телефонов по уходу за аккумулятором. Рассмотрим наиболее распространенные заблуждения относительно литий-ионных аккумуляторов, повсеместно применяемых ныне в мобильных телефонах, медиаплейерах, фотоаппаратах и прочих устройствах, требующих автономного питания.

1. «…и помните, первая зарядка — 12-15 часов…», или «…просто оставляете на зарядке на всю ночь…»

2. «…а через 3-5 циклов аккумулятор «раскачается» и наберет полную емкость…»

3. «…желательно полностью заряжать и разряжать батарею…»

4. «… ну и что, что батарее уже больше года, она же не использовалась. Срок службы батареи зависит исключительно от количества циклов «заряд–разряд»…»

Знакомые фразы, да? Я такое слышу постоянно, особенно первые два пункта. И вот наконец, как говорится, «дошли руки» разобраться основательно, что же такое эти литий-ионные (а заодно и литий-полимерные) аккумуляторы, как их лучше заряжать, разряжать и хранить. На оригинальность нижеследующего текста не претендую (информация собрана из интернет-публикаций и энциклопедий), просто хочу внести и свой скромный вклад в популяризацию этих знаний. И для начала немного истории.

Итак, первый серийный литий-ионный аккумулятор был создан компанией SONY в 1992 году. До тех пор аккумуляторы с положительным электродом из лития существовали и использовались, но были небезопасны, т.к. часто загорались и взрывались вследствие внутреннего короткого замыкания. Инженеры SONY заменили чересчур активный металлический литий ионной формой (первоначально использовался кобальтат лития) и снабдили каждую батарею электронной схемой BMS (Battery management System), которая контролировала режимы заряда/разряда и не допускала появления в аккумуляторе металлического лития — виновника тех самых коротких замыканий.

Наличие BMS автоматически опровергает первую из приведенных рекомендаций — управляющая электроника просто не даст зарядить аккумулятор больше, чем это предусмотрено его изготовителем, а весь остаток ночи зарядное устройство будет просто накручивать ваш электросчетчик и обогревать комнату.

Поскольку японская корпорация предусмотрительно запатентовала использованные в своих аккумуляторах материалы, другим производителям пришлось искать альтернативы. И они были найдены, причем две из них (с литий-марганцевым и литий-железофосфатным анодом) оказались в чем-то даже лучше оригинала. Электролит также совершенствуется, и вместо соединения лития, растворенного в органическом растворителе, уже довольно давно и широко применяется сухой полимерный материал. Такие аккумуляторы получили маркировку «Li-Polymer» («Li-Pol»), что не совсем верно. Побочным эффектом этих разработок стало возрождение источников питания с анодами из металлического лития — твердый полимерный электролит создает в месте контакта с литием защитный слой, исключающий внутренние замыкания. Именно такие аккумуляторы могут с полным правом называться литий-полимерными. Но, поскольку нормальная проводимость ионов лития в твердом электролите возможна при температуре от +40 °С и выше (по другим источникам — от +60 °С), использоваться в портативных устройствах они никак не могут.

Подробнее об устройстве и особенностях различных типов аккумуляторов можно почитать, например, здесь, здесь и здесь (англ.))

Для утверждения №2 о постепенной «раскачке» не потребовалось искать научных опровержений, помогла практика. Недавно приобретенный на замену штатному аккумулятор для Motorola V9 после первой же полной зарядки отработал почти 5 суток (в 2G сети при небольшом количестве разговоров). А вскоре еще два новых гаджета подтвердили тот факт, что литий-ионным аккумуляторам «тренировка» не требуется.

У рекомендации номер 3 «ноги растут» еще из правил эксплуатации никель-кадмиевых батарей, которые нужно было полностью разряжать перед зарядкой, иначе батарея необратимо теряла часть емкости. Так вот, мало того, что литий-ионные аккумуляторы не имеют «эффекта памяти», им еще и противопоказан глубокий разряд. При частом использовании это не актуально, т.к. BMS не дает батарее разряжаться полностью, но если оставить ее в разряженном состоянии на месяц, есть большая вероятность, что остатки заряда «утекут», в аккумуляторе произойдут необратимые изменения, и его жизненный цикл на этом завершится. Перезаряд тоже вреден, но контроллер батареи его не допустит.

Кроме того, рекомендация использовать полные циклы «заряд/разряд» имеет еще два «обоснования». Часто встречается ее вариант «заряжайте как хотите, но хотя бы раз в неделю (месяц) разрядите и зарядите полностью». Такая схема работы оптимальна для никель-металгидридных аккумуляторов — они также обладают эффектом памяти, но намного меньшим, чем Ni-Cd, и восстанавливают емкость после 1-2 полных циклов.

Из утверждения номер 4 следует логичный вроде бы вывод – раз время жизни батареи измеряется количеством циклов, значит, лучше использовать их полностью. Здесь тоже не всё так просто. Во-первых, полный заряд и полный разряд быстрее изнашивают батарею, поэтому не стоит бояться неполных циклов — напротив, они продлевают ее жизнь.

Глубина разряда	Количество циклов разряда
100%	500
50%	1500
25%	2500
10%	4700

(Источник — http://bit.ly/fw97v8)

Во-вторых, литий-ионные аккумуляторы стареют и теряют емкость даже без использования. Уже после года «на полке» теряется 5-10% ресурса батареи, после 2 лет — до 30%. Поэтому, приобретая новое портативное устройство, обращайте внимание на дату выпуска источника питания. Очевидно также, что покупка батареи «впрок», даже если ее трудно найти в продаже, бесполезна. Но если режим работы гаджета требует зарядки чаще раза в сутки, то можно использовать 2 аккумулятора по очереди.

Тут мы плавно переходим к вопросу хранения. Установлено, что лучше всего литий-ионные аккумуляторы хранятся при температуре около +5°. Чем выше температура эксплуатации и хранения аккумулятора, тем быстрее он стареет и теряет емкость. Если вы не пользуетесь старым телефоном, но хотите сохранить его в рабочем состоянии на всякий случай — извлеките его батарею, предварительно зарядив (или разрядив) ее примерно до 40%, упакуйте в герметичный полиэтиленовый пакет, положите в холодильник и раз в полгода-год подзаряжайте до того же уровня, предварительно дав прогреться до комнатной температуры.

Кстати, о температурном режиме. Оптимальная температура для зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов — комнатная (20–25 градусов Цельсия), причем если разряжать их можно и при отрицательных температурах (до -10…-20 °С), то заряжать можно (внимание!) только при положительных.

Вот еще одна интересная табличка:

 

Деградация характеристик наиболее распространенных литий-кобальтовых аккумуляторов в связи с температурой хранения и степенью заряда

Температура, °C	40% уровень заряда	100% уровень заряда
0°C	98% через 1 год	94% через 1 год
25°C	96% через 1 год	80% через 1 год
40°C	85% через 1 год	65% через 1 год
60°C	75% через 1 год	60% через 3 месяца

Ну и краткое резюме всего вышесказанного:

Использование:

— не оставлять аккумулятор надолго полностью разряженным

— не бояться неполных циклов заряда/разряда

— не заряжать при температурах ниже 0°С

Хранение:

— отдельно от телефона в прохладном месте с начальным уровнем заряда 40-50%

— подзарядка раз в полгода-год (после прогрева до комнатной температуры).

Литий-ионный аккумулятор — советы и правила пользования

Из данной статьи вы узнаете, как правильно заряжать ваш литий-ионный аккумулятор, как часто и как долго. А также прочитаете советы по эксплуатации АКБ, рекомендации и правила. В общем, все, что необходимо знать о Li-ion аккумуляторе мы собрали для вас в одну статью-инструкцию.

В наше время портативная техника встречается буквально на каждом шагу. Ее значимость трудно оценить. Современная жизнь диктует свои условия, быть всегда в курсе событий просто необходимо современному человеку, — проверить электронную почту, совершить важный звонок, да и просто скоротать время играя в игры, или слушая mp3-плеер, помогают цифровые помощники. Но, как известно, вся эта идиллия была бы просто невозможна без портативных источников питания. Самым популярным источником энергии в наше время остается литий-ионный аккумулятор. Соотношение габаритов, емкости и цены, а также надежности в эксплуатации по праву сделали их лидерами среди портативных источников питания.

Практически каждый раз приобретая технику, можно услышать от продавца советы по использованию литий-ионных батарей, точнее о их первом шаге во взрослую жизнь. Это и первая зарядка в течении 15 часов, и 3 — 5 полных рабочих цикла, иногда советуют заряжать и разряжать аккумулятор полностью, в общем советов хоть отбавляй, а вот где истина, сейчас попробуем разобраться.

Основные правила ухода за аккумуляторными батареями, обычно, прописаны в инструкции к устройству которое от них питается. Не поленитесь прочитать инструкцию перед началом эксплуатации, а не когда гаджет начинает сбоить, как обычно это делается у нас. И касается это не только эксплуатации батареи.
По поводу первой зарядки в течении 12 часов, выдуманное утверждение, потому как электронная система защиты BMS попросту не даст аккумулятору заряжаться больше положенного времени.

Совет по поводу нескольких рабочих циклов (полностью зарядить аккумулятор и разрядить, дабы он «запомнил» истинную свою емкость), литий-ионные аккумуляторы обладают замечательной «памятью», и запоминают все с первого раза. Может кому-то покажется, что первые несколько дней устройство, будь-то фотоаппарат, мобильник, или что-то иное, быстро разряжается, я советую присмотреться к детям, первые несколько дней они тоже от новой игрушки не отходят, но со временем просто забывают о ней. Здесь мы видим то же самое, пока разберешься в устройстве, пока похвастаешься знакомым, при интенсивном использовании батарея, естественно, садится быстрее. По прошествии некоторого времени устройство входит в свой рабочий режим, использование происходит только по необходимости, а это положительно сказывается на автономности.

Полный цикл заряда/разряда требовался никель-кадмиевым аккумуляторам, они могли при неполном заряде/разряде терять свою номинальную емкость. К литий-ионным батареям это не относится. К тому же полный разряд просто противопоказан литий-ионным аккумуляторам, правда электронная система защиты просто не даст аккумулятору полностью разрядится, но, представьте ситуацию, — разряженная батарея лежит долгое время, заряд естественно утечет, и система защиты попросту заблокирует дальнейшую работу аккумулятора. Избыточный заряд, кстати, тоже вреден, но за этим следит все та же система защиты. Иногда могут посоветовать производить заряд батареи как угодно, но, главное что бы раз в недельку производился полностью заряд (для восстановления памяти аккумулятора). Этот совет актуален для никель-металлгидридных аккумуляторов, у них то же имеется так называемая «память», но, она восстанавливается полностью, в отличии от никель-кадмиевых, после одного-двух полных циклов заряда. Для литий-ионных батарей такой совет может быть актуален только в случае долгого неиспользования батареи.

Продолжительность жизни

Продолжительность жизни литий-ионных батарей зависит как от циклов заряда/разряда, так и от времени использования. Дело в том, что пролежавший год в шкафу аккумулятор потеряет в среднем 5-10% емкости, поэтому рекомендовано при покупке портативной техники обращать внимание на дату выпуска батареи.

Продолжительность жизни от колличества циклов заряда наглядно показана в таблице:

Глубина заряда	Количество циклов (продолжительность жизни)
100%	500
50%	1500
25%	2500
10%	4700

Как видно, чем меньше мы заряжаем аккумулятор, тем дольше он нам будет служить, хотя 500 циклов — это около 3 лет использования (при условии что зарядка батареи происходит раз в пару дней), как по мне — устройство морально устареет быстрее, чем аккумулятор выйдет из строя …

Температурный режим и хранение

Оптимальным температурным режимом для литий-ионных аккумуляторов является +20 градусов. Стоит помнить, что понижение температуры сказывается на отдаче тока, а при повышении активизируется «процесс старения». 
Заряжать батарею стоит только при плюсовых температурных режимах, в противном случае гарантирован выход аккумулятора из строя. Оптимальным температурным режимом хранения неиспользуемого аккумулятора является температура +5 градусов. Батарея заряжается до уровня 40 — 50%, герметично упаковывается, и в холодильник, только не в морозилку, там температура намного ниже рекомендуемой.

Итак, сделаем вывод:

1. При покупке обязательно проверяйте дату выпуска батареи.
2. Произведите полный цикл заряда перед использованием, обычно это составляет от 1,5 — 2 часов, больше заряжать смысла нет.
3. Постарайтесь избегать полного заряда/разряда батареи, это положительно скажется на долговечности.
4. Не стоит оставлять на долгое время разряженный аккумулятор, можете потерять его безвозвратно.
5. Не стоит производить заряд литий-ионных батарей при отрицательны температурах, выход из строя обеспечен.
6. При долгом хранении извлеките аккумулятор из устройства, и поместите в прохладно место.
7. При хранении периодически заряжайте батарею, предварительно прогрев ее до комнатной температуры.

Следуя этим нехитрым советам вы обеспечите долгую работу вашей АКБ и, следовательно, вашему устройству.

Внимание!

• Используйте аккумуляторы только по назначению.
• Не разбирайте и не ломайте аккумуляторы.
• Не подвергайте аккумуляторы нагреву и воздействию огня.
• Избегайте воздействия прямого солнечного света.
• Не допускайте короткого замыкания аккумуляторов.
• Не храните аккумуляторы беспорядочно в коробке или ящике, где они могут замкнуться друг на друга или другие металлические предметы.
• Не подвергайте аккумуляторы механическим ударам.

Вопрос клиента — Плохо ли полностью разряжать литий-ионный аккумулятор — MegaLife Battery Australia

22 мая, 2019

Вопрос покупателя — Плохо ли полностью разряжать литий-ионный аккумулятор?

Мы получаем вопросы от наших клиентов, и один вопрос задавали много раз, поэтому мы думали, что ответим на него сегодня.

Q: Плохо ли полностью разряжать литий-ионный аккумулятор?

A: ДА !! полностью разряжать литий-ионный аккумулятор — это плохо !!

Давайте рассмотрим это немного подробнее и выясним, почему и как этого избежать.

С химической точки зрения существует несколько различных типов литий-ионных батарей. В общем, полностью разряжать любые литий-ионные батареи — это плохо, но, поскольку батарея MEGALiFe основана на элементах LiFePO4, мы сосредоточим свое внимание именно на ней. Мы также будем классифицировать «полностью разряженную» батарею как полное снижение ее напряжения до 0 В.

Давайте посмотрим на химию LiFePO4 на уровне отдельной клетки. Литий-железо-фосфатные элементы обычно имеют полностью заряженный уровень напряжения около 3.65v и полностью разряженное напряжение 2.0v. Может показаться очевидным, что чрезмерная зарядка приводит к увеличению количества энергии в элементе, что приводит к чрезмерному нагреву, вызывающему повреждение элемента, и, в худшем случае, элемент может загореться. Что не слишком известно о литий-ионных элементах, так это то, что чрезмерная разрядка также может создать ситуацию, когда элемент становится

.

Итак, если полная разрядка ионно-литиевого элемента может быть потенциально опасным занятием, что мы можем сделать, чтобы избежать неприятностей? Сначала давайте посмотрим на доступные химические составы литиевых элементов и их сравнение с точки зрения безопасности.В приведенной ниже таблице показаны некоторые сравнения, и это простой и ясный способ увидеть, что литий-железо-фосфатные (LiFePO4) элементы несут наивысшую безопасность из всех доступных в настоящее время технологий. Элемент LiFePO4 не имеет возможности термического разгона под действием собственной мощности ни в заряженном, ни в разряженном состоянии. Они будут повреждены из-за пониженного напряжения, но повреждение зависит от производительности (мощность и выходная мощность будут снижены), а не от безопасности.

Электрические батареи можно определить как соединенную группу ячеек.Тип подключения (например, параллельный или последовательный) и количество этих подключений могут сильно различаться, но мы используем конфигурацию 4s, чтобы получить наши номинальные батареи на 12,8 В. Когда ячейки соединены таким образом, без надлежащего управления, возможно нарушение баланса ячеек. Например, 4 ячейки в серии начинаются с 3,6–3,6–2,5–3,6 В., всего 13,3 В. Если мы должны разрядить эту батарею настолько, чтобы снизить общее напряжение на 1 В, у нас будет заряд батареи 12,3 В при не считающейся полной разрядке….НО… мы можем оказаться в положении, когда уровень напряжения элемента составляет 2,6–2,6–1,5–2,6 В, что приводит к пониженному напряжению в нашей ячейке номер 3 (минимальный заряд <2,0 В LiFePO4) и последующему повреждению, вызывающему снижение общего производительность аккумулятора! Этот тип дисбаланса также можно увидеть, если мы будем заряжать приведенный выше пример несбалансированными ячейками, потенциально вызывающими перезарядку ячеек, если не управлять должным образом.

Чтобы избежать этих ситуаций, можно использовать систему управления батареями (BMS) для правильной балансировки ячеек, чтобы гарантировать, что они разряжаются до одинакового уровня.Есть много способов обеспечить сбалансированность элементов, начиная с производственной линии, где батареи должны быть собраны с согласованной емкостью и состоянием заряда элементов. Существуют также другие распространенные методы, при которых пассивная, активная, нижняя и верхняя балансировка являются обычным явлением среди производителей аккумуляторов. MEGALiFe Battery имеет внутреннюю BMS на всех наших батареях, которая заботится о функции балансировки с использованием проверенного метода пассивной верхней балансировки.

Для получения дополнительной информации о литий-ионных батареях, их применении и о том, как MEAGLiFe Battery Australia использует технологию LiFePO4 в своих продуктах, перейдите на наш сайт www.megalifebattery.com.au или следите за всеми действиями в наших социальных сетях. Вы можете просмотреть нашу обширную библиотеку технических статей, увидеть некоторые из наших историй успеха и даже сделать заказ онлайн с бесплатной доставкой по всей Австралии на наших аккумуляторах!

Вот правда, лежащая в основе самых больших (и самых глупых) мифов о батареях

И если на батарею подается слишком большой ток, это может означать вырывание слишком большого количества этих ионов лития и привести к такому же виду деградации, о котором вы читали ранее.«Нельзя сказать, что все зарядные устройства сторонних производителей будут такими плохими, — отмечает Гриффит, — но вам все же, вероятно, лучше придерживаться официальной модели.

Зарядка телефона через компьютер или ноутбук приведет к повреждению аккумулятора.

Неверно

Во всяком случае, более медленная зарядка, вероятно, хороша для аккумуляторов, говорит Гриффит. Это снова возвращается к тем ионам лития — вы чувствуете здесь какую-то тему? Чем медленнее вы заряжаете аккумулятор, тем меньше нагрузка на ионы лития и структуры, принимающие их, и тем меньше вероятность повреждения аккумулятора.Вот почему производители устанавливают ограничения на устройства, чтобы они не заряжались слишком быстро.

Время от времени выключение устройства помогает продлить срок службы батареи

Неверно

Это тоже миф, но не полностью необоснованный. До того, как литий-ионные батареи стали повсеместными, предпочтительными перезаряжаемыми батареями были никель-металлогидридные батареи. В этих батареях было невозможно получить точное показание уровня заряда батареи без полной разрядки и последующей подзарядки.«Если бы они были наполовину разряжены и перезаряжались, вы бы потерялись там, где были. Так что вам придется полностью разрядиться, чтобы отслеживать, — говорит Гриффит.

В литий-ионных батареях это уже не так. Современные батареи способны считывать свое состояние независимо от их уровня заряда, и когда ваше устройство не используется, нагрузка на батарею почти такая же, как если бы она была полностью отключена, поэтому вы не слишком сильно отдадите батарее перерыва, если вы все равно выключили.

Батареи хуже работают в холодном состоянии.

Ложь (в основном)

На самом деле все наоборот.«Использование аккумулятора при низких температурах и поддержание его в прохладном состоянии значительно увеличивает время автономной работы», — говорит Гриффит. Воздействие высоких температур на аккумулятор — гораздо более вероятный способ сократить его общий срок службы. «Вы же не хотите, чтобы ваша батарея была горячей. Вы не хотите, чтобы он перегревался во время зарядки, вы не хотите оставлять его на солнце или в машине ».

Но почему батареи так ненавидят тепло? Причина связана с жидкими электролитами, которые заполняют промежутки между слоями оксида лития-кобальта и графита (помните их?) И не дают двум компонентам соприкасаться.Это то, через что перемещаются ионы лития, когда они перемещаются между двумя слоями, поэтому это очень важно для конструкции батареи.

При высоких температурах эти жидкие электролиты начинают разрушаться, вызывая разрушение аккумулятора в течение всего нескольких сотен циклов зарядки. Это серьезная проблема для аккумуляторов электромобилей, которые часто проводят большую часть дня, сидя на ярком солнечном свете. Что касается вашего смартфона, то, если вы обычно держите его при комнатной температуре, у вас все в порядке.

Возможно, ваш телефон будет работать немного медленнее при низких температурах, и это связано с тем, что ионы лития движутся немного медленнее, а это означает, что аккумулятор не сможет обеспечить такое количество энергии для компонентов, если на улице очень холодно. Однако изменение, как правило, незначительное и не связано с каким-либо необратимым повреждением аккумулятора.

Оставление зарядного устройства подключенным к стене и включенным, тратит энергию

Ложь (ну, может, немного)

С зарядными устройствами для телефонов и другими «тупыми» кабелями, у которых просто есть провод, их, вероятно, нет вообще потребляет энергию, если к ней не подключено какое-либо устройство.Когда дело доходит до кабелей для телевизора или ноутбука — или любого зарядного устройства, к которому прикреплен большой « кирпич » — они немного умнее, поскольку они часто потребляют небольшое количество энергии, в то время как они по существу ждут, пока телевизор или другое устройство не подключится. загрузитесь из режима ожидания. В прошлом потребление энергии этими устройствами составляло до 10 процентов от среднего счета за электроэнергию в домохозяйстве, но недавние изменения в законодательстве означают, что теперь они потребляют относительно небольшое количество энергии.

Вы должны дать батарее полностью разрядиться до 0 процентов перед подзарядкой.

Неверно

Как ни странно, батареи испытывают наибольшую нагрузку, когда они полностью заряжены или полностью разряжены.Настоящая зона наилучшего восприятия для батареи — это 50-процентный заряд, поскольку это означает, что половина подвижных ионов лития находится в слое оксида лития-кобальта, а другая половина — в слое графита. Это равновесие снижает нагрузку на аккумулятор и увеличивает количество циклов зарядки, которое он может выдержать до выхода из строя.

Итак, если вы очень заинтересованы в том, чтобы аккумулятор работал как можно дольше, вы должны поддерживать его заряд между 20 и 80 процентами. Это означает, что он тратит как можно меньше времени с большим количеством ионов лития, запихнутых в любой слой, ситуация, которая заставляет слои расширяться, оказывая на них физическую нагрузку.«Но если бы вы сделали это, вы бы получали только половину заряда каждый раз, когда использовали бы его», — говорит Гриффит. Может, тогда и нет.

100-процентная зарядка приведет к повреждению аккумулятора.

Верно (но не по той причине, которую вы думаете)

Этот миф тесно связан с вышеупомянутым мифом. Зарядка телефона, чтобы он оставался на 100% в течение ночи, не очень хорошая новость для аккумулятора, но это не потому, что вы набираете больше заряда, чем он может выдержать. Механизм «непрерывной зарядки» отключает зарядное устройство после того, как телефон полностью заряжен, и заряжает аккумулятор только тогда, когда он немного разряжается.

аккумуляторов — Безопасно ли разряжать Li-Ion до 0 В?

Опустить идеальную батарею до нуля вольт безопасно невозможно. Аккумулятор не может опуститься до нуля вольт из-за внутренней химии. При стандартном использовании вы не можете упасть ниже 2 вольт, даже если вы соединили клеммы вместе. Батареи будут варьироваться от 3,8 до 2,4 В на элемент. При падении напряжения внутреннее сопротивление увеличивается. Чем выше внутреннее сопротивление, тем меньше ток короткого замыкания.Я лично не уверен, что такое минимально возможное безопасное напряжение для литий-ионного элемента, но когда напряжение приближается к этому нижнему пределу, ток упадет почти до нуля. Смотрите в конце этого поста более подробное доказательство этого.

ПРИМЕЧАНИЕ. Сказанное выше верно для идеального аккумулятора в идеальном мире. На самом деле, вы быстро повредите аккумулятор после короткого замыкания. В этот момент внутреннее сопротивление, ток и разница энергий между половинками перестанут иметь значение.

(я знаю, что этот график щелочной, я не смог найти диаграмму для литий-ионного аккумулятора, уверяю вас, он выглядит так же)

Безопасная батарея — это разряженная батарея и разряженная батарея, а разряженная батарея — это примерно 2 вольта.

Если вы снизили напряжение до нуля, я могу сказать вам, что вы сделали больше, чем просто нейтрализовали элементы, вы коренным образом изменили структуру батареи. Литий-ионные аккумуляторы чувствительны и привередливы. Я не мог догадаться, что именно происходит внутри батареи 0 В, но я могу доказать вам, что это никогда не произойдет (см. Конец), и тот факт, что это произошло, указывает на то, что ваша батарея сейчас находится в небезопасном состоянии.

Мне нравится то, что сказано в другом ответе: при 2 вольтах внутренняя энергия ~ 0.Это правда, и это хороший способ подумать об этом.

Что касается хранения, я понимаю, что хочу хранить их в безопасности. Если у вас есть опасения, вы можете защитить себя от двух вещей: дыма и огня.

Для защиты от паров хранить в хорошо проветриваемом помещении или в закрытом контейнере. Блокировка-н-блокировка работает хорошо.

Для защиты от огня хорошо подойдет шлакоблок с кусочком плитки или брусчатки сверху и снизу.

Что касается электрической энергии, я могу вам сказать, что, если вы не говорите о батарее для чего-то абсолютно массивного, электрическая энергия в батарее представляет относительно небольшую опасность.Больше всего вас должно беспокоить летучая природа химикатов.

Подводя итог, закорачивать батареи — плохая идея. Литий-ионные аккумуляторы рассчитаны на хранение от 2 до 4 вольт. Используйте их так, как они предназначены для использования.

РЕДАКТИРОВАТЬ: Хорошо, похоже, большая путаница возникает из-за индикаторов батареи, с которыми все мы, люди 21-го века, знакомы. Эти индикаторы батареи не являются индикаторами напряжения, и, хотя измерение напряжения является частью процесса, определить процент оставшегося заряда в вашей батарее непросто.Если вы использовали ноутбук 10 лет назад, возможно, вы помните, что индикаторы заряда батареи отслаиваются. Они были нестабильными, потому что подсчитать оставшееся время автономной работы совершенно непросто, но я объясню это:

Шаг 1: Во-первых, нам нужно посмотреть количество тока, потребляемого телефоном в настоящее время, и напряжение на клеммах батареи.

Шаг 2: Мы можем использовать эту информацию для определения внутреннего сопротивления батареи. Когда внутреннее сопротивление достигает бесконечности, батарея полностью разряжена.Обратите внимание, что никогда не бывает . На это потребуется бесконечное количество времени. Тем не менее, ваш телефон знает, какие минимальные требования к напряжению и току необходимы для нормальной работы. Теперь, если мы представим, что внутреннее сопротивление — это резистор, встроенный в батарею, становится очевидным, что по мере роста значения этого резистора наступит точка, где \ $ V_ {батарея} — R_ {внутреннее сопротивление} I_ {минимальный ток}

Шаг 3: Теперь мы знаем, что внутреннее сопротивление имеет верхний предел, и мы знаем, что такое внутреннее сопротивление прямо сейчас, но выяснение того, на каком проценте времени работы от батареи мы находимся, все еще требует некоторой работы.Проблема в том, что внутреннее сопротивление не увеличивается линейно с потребляемой мощностью, а кривая, по которой оно следует, зависит от конкретной батареи, которую вы используете, нет двух абсолютно одинаковых батарей. Таким образом, ваш телефон постоянно отслеживает внутреннее сопротивление аккумулятора и выходную мощность и использует их для постоянной адаптации прогнозов срока службы аккумулятора.

Хотите доказательства? У вас когда-нибудь телефон оставался на 1% заряда батареи в течение 20 минут? Или иногда умирают на 2%? Вот и все. Это не точная наука, это оценка.И это определенно намного сложнее, чем просто измерение напряжения.

Батарея состоит из двух полуэлементов. Одна полуячейка содержит растворенный и твердый реагент A, другая — растворенный и твердый реагент B. Перенос электронов от реагента A к реагенту B приведет к растворению A и связыванию с солью, а также к отделению B от соли и затвердеть. Для любой данной химической реакции существует определенное количество связанной энергии.

Водородный полуэлемент имеет потенциал 0 вольт, литиевый полуэлемент имеет потенциал -3.04 вольт, натриевая полуэлемент имеет -2,71 вольт. см. здесь для получения дополнительной информации.

Причина, по которой мы видим снижение напряжения по мере разряда батареи, заключается в том, что доступность химикатов в полуэлементе уменьшается, а это означает, что электронам будет труднее попасть из того места, где они находятся в одном полуэлементе, туда, где они должны быть. другая половина ячейки. Представив, что у нас есть две половинные ячейки, каждая размером с банку, и один атом растворенного реагента A в одном и один атом твердого реагента B в другом, вы можете себе представить, что вы не получите чертовски много напряжения. , большая часть энергии реакции будет затрачена только на то, чтобы доставить электроны в нужное место.

Эта редкость реагентов при разряде батареи означает, что электроны должны выполнять больше работы, чтобы перейти от одной ячейки к другой. Это проявляется в увеличении на внутреннего сопротивления и уменьшении на на ТОК за счет поддержания номинального напряжения. Полагаю, я мог бы неохотно допустить, что после миллиардов лет подключения возможно, что вы могли бы достичь нуля вольт, когда был использован каждый отдельный атом A, но внутреннее сопротивление в этой точке было бы тривиально огромным, а ток тривиально небольшой.Достаточно сказать, что всего через несколько минут или часов у вас будет номинальное напряжение ~ 2 вольта.

Я чувствую необходимость уточнить, что я знаю, что это не соответствует эмпирическим данным (т.е. что напряжение можно сбросить до нуля, соединяя ячейки вместе). Я это понимаю. Аккумулятор перестает вести себя так, потому что он сильно поврежден.

Хорошо, у вас есть схема для постепенного отключения электроэнергии. Вы не можете, вернее, уже сделали. Как только он достигнет определенного нижнего предела (около 2 вольт), вы больше не сможете потреблять значительный ток от батареи.Остались только концентрации реагентов ppm, и их недостаточно для создания значительного тока. Измерьте сопротивление литий-ионного аккумулятора при постоянном токе. Я поискал график в Интернете, все, что я нашел, это щелочные батареи, но график такой же для литий-ионных аккумуляторов. По мере того, как вы рисуете все больше и больше, внутреннее сопротивление будет достигать вертикальной асимптоты, возрастая до бесконечности.

Что на самом деле происходит после этого? Что происходит, когда вы пытаетесь получить от батареи больше энергии, чем она может дать на самом деле? Я не знаю.Слишком много переменных, чтобы точно предсказать возможные реакции, нарушения и т. Д. Все, что я могу вам сказать, это то, что в батарее есть ограниченный ток, но этот ток всегда будет иметь постоянное напряжение.

Идея о том, что питание всегда подается с постоянным напряжением, кажется вам беспокоит, поэтому я прошу вас думать об этом так: 2 9-вольтовые батареи имеют БОЛЬШЕ напряжения, чем автомобильный аккумулятор. Кроме того, вы можете подключить параллельно 100 автомобильных аккумуляторов и при этом получать только 12 вольт.

Это потому, что напряжение ячейки является функцией реакции: двух химических веществ, находящихся в ячейке. Если вы сделаете автомобильный аккумулятор размером с цилоцилиндр, это будет 2 вольта, потому что реакция — два вольта. Если бы вы сделали автомобильный аккумулятор размером с десять центов, это было бы 2 вольта, потому что реакция — два вольта. Поскольку данный электрон будет выделять определенное количество энергии при движении из точки A в точку B.

Тем не менее, то, насколько много электронов он способен одновременно вытолкнуть, является функцией размера и функцией емкости.По мере того, как батарея становится «мертвой», она сможет выталкивать все меньше и меньше электронов по мере того, как в ней кончается реагент. Через миллиард лет в нем не останется никаких реагентов, но реакция, которой не происходит, все равно будет реакцией на ~ 3 вольта.

Это выражается в единицах измерения вольт, а именно: $$ \ frac {N m} {C} $$

\ $ Nm \ $ — это единица работы. \ $ C \ $ — определенное количество электронов. Следовательно, вольт — это единица работы на электрон, величина, показывающая, сколько работы может совершить данный электрон.{12} \ $ электронов, каждый из них выполняет одинаковую работу. Таким образом, напряжение батареи уменьшается только потому, что она приобретает определенное внутреннее сопротивление, и электронам нужно будет проделать больше работы, чтобы добраться до клемм батареи. Реакция по-прежнему выделяет ту же энергию из расчета на один электрон.

Я понимаю, что эту концепцию трудно понять и что существует сильная тенденция думать, что напряжение батареи связано с ее величиной и ее «полной» степенью в процентах.Тем не менее, это не точное отражение того, как работают батареи, и их работа в противном случае противоречит самым основам электрохимии.

Если на этом этапе вы все еще не уверены, я должен посоветовать вам пройти курс по электрохимии, страница Википедии очень полезна, и я уверен, что существует бесконечный запас руководств YouTube по этому вопросу.

Cool. Но вопрос не в том, «можно ли это сделать безопасно?» Конечно, возможно, есть какой-то способ заставить литий-ионный аккумулятор работать при нулевом напряжении, не выделяя испарений (которые вы, к сведению, не сможете обнаружить, пока не заболеете от них).Вопрос не в том, возможно ли это сделать физически без взрывов, вопрос в безопасности. Хотя вы можете это сделать, и хотя может быть безопасным при при некоторых обстоятельствах , не безопаснее , чем просто оставить их на 2 вольта, и, я бы сказал, есть больше рисков. .

В конечном счете, решать вам, но я могу вспомнить множество причин, по которым разряжать батареи таким способом небезопасно, и не вижу в этом никакой пользы.

Проголосуйте за или отметьте правильно, если вы нашли этот ответ полезным

батарей — безопасно ли использовать литий-ионную батарею после полной разрядки?

Нет, использование этого элемента небезопасно, и вам следует немедленно прекратить использование этого элемента и хранить его в огнеупорном контейнере.

Обычно схемы защиты имеют функцию «плавкого предохранителя», который навсегда отключает элемент, эффективно разрушая его (если вы не обойдете схему защиты, чего не следует делать).

Любой литий-ионный элемент этого химического состава разрушается, если он разряжается ниже 2 В и, безусловно, до 0 В.

Причина этого не имеет ничего общего с тем, начисляется он штрафом или нет. Причина в том, что как только в ячейке падает ниже 2 В, внутри ячейки начинают образовываться металлические дендриты. Думайте о них как о крошечных кристаллических шипах.

Когда вы заряжаете элемент, ионы лития физически движутся от катода и интеркалируют (вклиниваются между собой) атомы графитового анода.Это приводит к незначительному увеличению размера анода, что проталкивает металлические дендриты в мембрану, разделяющую катод и анод.

В конце концов, мембрана разорвется из-за этого повторяющегося механического повреждения дендритов, которые вдавливаются в мембрану каждый цикл зарядки. Это вызывает короткое замыкание внутри элемента, и он будет вентилироваться (взорваться) и воспламенить горючий электролит внутри него, что приведет к химическому возгоранию, которое почти непроницаемо для стандартных систем пожаротушения и которое горит сильнее только при воздействии таких вещей, как вода.

Когда это происходит на самом деле, непредсказуемо и не обязательно происходит во время зарядки, а только через некоторое время. Другими словами, это может произойти после того, как вы перезарядите его и положите в карман или сумку, когда выходите на улицу. Есть много видео, где именно это происходит с пользователями вейпов, и я уверен, что значительная часть этих несчастных случаев (которые всегда, кажется, происходят, когда вейп не используется , а не , что означает перезарядку или использование после чрезмерной разрядки), являются результатом люди делают именно то, что вы, кажется, хотите делать — продолжают использовать переразряженную батарею, думая, что ее использовать безопасно или иным образом, просто потому, что казалось, что она заряжается и имеет большую часть своей емкости.Ни один из этих показателей не является полезным показателем, и эта ячейка теперь опасна, особенно в заряженном состоянии, и у вас нет возможности узнать, когда она выйдет из строя (что очень впечатляюще).

Vaping — это приложение, в котором обычно требуются незащищенные элементы из-за требуемых высоких токов, токов, которые трудно создать в схемах защиты такого небольшого размера, которые могут выдерживать эти токи. Вот почему в вейпах обычно используются незащищенные клетки.

В этом нет ничего плохого, и это проблема не только вейпингового сообщества.У меня самого есть 26650 незащищенных ячеек в некоторых светодиодных фонариках с «энтузиастическими» уровнями яркости, которым также требуются незащищенные ячейки из-за потребления тока.

Но без схем защиты он требует от пользователей соблюдения и соблюдения тех же ограничений безопасности, которые в противном случае были бы наложены схемой защиты. Проявите должную осмотрительность, и это не проблема. Оставайтесь в безопасности!

Пять советов по продлению срока службы литий-ионной батареи

В прессе много говорится о том, как сэкономить заряд батареи, но не так много о том, как позаботиться о батареях.Вот несколько советов, которые помогут продлить срок службы батареи.

В современном мобильном мире время автономной работы дорого стоит. Если не верите, сходите в аэропорт и понаблюдайте за дорожными воинами. Когда двое одновременно находят единственную доступную розетку, это может стать совершенно неприятным.

Не нужно много времени, чтобы узнать, что помогает сохранить текущий заряд аккумулятора. Что мало известно, так это то, как ухаживать за самой батареей.Это не менее важно. Это позволит батарее работать эффективно. Вот несколько способов сохранить работоспособность литий-ионных аккумуляторов.

1: Храните батареи при комнатной температуре

Это означает от 20 до 25 градусов Цельсия. Худшее, что может случиться с литий-ионным аккумулятором, — это полностью зарядиться и подвергнуться воздействию повышенных температур. Так что не оставляйте и не заряжайте аккумулятор мобильного устройства в машине, если на улице жарко. Когда речь идет о сокращении срока службы литий-ионных аккумуляторов, тепло является самым важным фактором.

2: подумайте о приобретении литий-ионного аккумулятора большой емкости, а не о запасном

Батареи со временем изнашиваются вне зависимости от того, используются они или нет. Таким образом, запасной аккумулятор не прослужит дольше используемого. При покупке батарей важно помнить о характеристиках старения. Обязательно запрашивайте те, у которых самая последняя дата изготовления.

3: разрешить частичные разряды и избегать полных (обычно)

В отличие от никель-кадмиевых аккумуляторов литий-ионные аккумуляторы не имеют памяти заряда.Это означает, что циклы глубокой разрядки не требуются. На самом деле, для аккумулятора лучше использовать циклы частичного разряда.

Есть одно исключение. Эксперты по аккумуляторным батареям предполагают, что после 30 зарядок вы должны позволить литий-ионным аккумуляторам почти полностью разрядиться. Непрерывные частичные разряды создают состояние, называемое цифровой памятью, снижая точность измерителя мощности устройства. Так что дайте аккумулятору разрядиться до точки отключения, а затем подзарядите. Измеритель мощности будет откалиброван.

4: Избегайте полной разрядки литий-ионных батарей

Если литий-ионный аккумулятор разряжается ниже 2,5 В на элемент, цепь безопасности, встроенная в аккумулятор, размыкается, и аккумулятор выглядит разряженным. Оригинальное зарядное устройство бесполезно. Только анализаторы аккумуляторов с функцией Boost имеют шанс подзарядить аккумулятор.

Также из соображений безопасности не заряжайте глубоко разряженные литий-ионные батареи, если они хранились в таком состоянии в течение нескольких месяцев.

5: Для длительного хранения разрядите литий-ионный аккумулятор примерно до 40 процентов и храните его в прохладном месте.

У меня всегда был запасной аккумулятор для ноутбука, но он никогда не продержался бы так же долго, как оригинальный аккумулятор. Теперь я знаю, что это потому, что я хранил аккумулятор полностью заряженным. Это означает, что окисление литий-иона идет с максимальной скоростью. Рекомендуется хранить литий-ионные батареи при 40-процентной разряде в холодильнике (не в морозильной камере)

Заключительные мысли

Литий-ионные батареи

— это огромное улучшение по сравнению с батареями предыдущих типов.Получение 500 циклов зарядки / разрядки от литий-ионного аккумулятора не является чем-то необычным. Просто следуйте приведенным выше рекомендациям.

---

Как возродить литий-ионные батареи

Литий-ионные батареи, также известные как Li-on батареи, являются перезаряжаемыми батареями, что делает их хорошим выбором для всех типов электронных устройств, от ноутбуков до видеокамер. Преимущества литий-ионных батарей перед никель-кадмиевыми и никель-металлгидридными батареями заключаются в большей емкости, меньшем саморазряде и большем количестве циклов зарядки, прежде чем возникнут проблемы.Прежде чем утилизировать литий-ионный аккумулятор, который, по всей видимости, разрядился, сначала попробуйте вернуть его к жизни.

Выключите источник питания прибора, в котором находится аккумулятор, и извлеките аккумулятор. Снимите показания напряжения с помощью вольтметра. Литий-ионные аккумуляторы могут перейти в спящий режим, если разрядить аккумулятор слишком сильно. Например, если ваша батарея рассчитана на 3,7 В, а вольтметр показывает только 1,5 В, возможно, она находится в спящем режиме.

Некоторые зарядные устройства и анализаторы аккумуляторов имеют функцию «пробуждения», «восстановления» или «ускорения», предназначенную для пробуждения спящего аккумулятора.Это не всегда успешно, и вам не следует пытаться сделать это с батареями, которые были ниже 1,5 В в течение более недели, но иногда это может оживить батарею. Вставьте аккумулятор, соблюдая полярность.

Снимите еще одно показание напряжения батареи примерно через минуту после «пробуждения» или, в качестве альтернативы, просмотрите руководство к зарядному устройству, чтобы узнать, когда процесс должен быть завершен. Помните, что иногда восстановить батарею не получится, поэтому вам, возможно, придется купить новую батарею, если это не поможет.

Верните аккумулятор в литий-ионное зарядное устройство и дайте ему полную зарядку, которая займет около 3 часов в зависимости от того, какой тип литий-ионной батареи вы ремонтируете. Некоторые зарядные устройства автоматически переходят из режима восстановления в режим зарядки, поэтому на этих устройствах вы можете просто оставить аккумулятор на месте. Затем снова разрядите литий-ионный аккумулятор в устройстве, которое будет сильно загружать аккумулятор, например, в светодиодном фонарике.

Запечатайте литий-ионный аккумулятор в герметичном пакете и положите его в морозильную камеру примерно на 24 часа, убедившись, что в пакете нет влаги, которая может намочить аккумулятор.Когда вы достаете его из морозильной камеры, дайте ему оттаять до восьми часов, чтобы он остыл до комнатной температуры.

Поместите литий-ионный аккумулятор в зарядное устройство и полностью зарядите его. Надеюсь, его производительность улучшится, он снова будет заряжаться и прослужит дольше между циклами зарядки.

• Чтобы продлить срок службы литий-ионного аккумулятора, всегда храните его при комнатной температуре или ниже.

  Если у вас разряженный литий-ионный аккумулятор, зарядите его как можно скорее.

  Часто заряжайте литий-ионный аккумулятор (даже если он не полностью разряжен), чтобы продлить срок его службы.

Механизм всего процесса переразряда и вызванное переразрядом внутреннее короткое замыкание в литий-ионных батареях

Кривая напряжения во время переразряда

Напряжение во время переразряда показано на рис. 1 (а). Профиль переразряда можно приблизительно разделить на 3 стадии в соответствии с характеристиками колебаний напряжения.На этапе I (-11% Рисунок 1

Анализ напряжения во время переразряда.

Профиль напряжения

( a ) во время избыточного разряда и в терминальных условиях ячеек 2–16, отмеченных точками в порядке убывания SOC, ( b ) анализ инкрементной емкости Стадии II с отмеченными пиками и впадинами, ( c ) увеличен вид этапа II, показывающий точки перегиба с полосами погрешностей.

Падение напряжения на ступени I вызвано увеличением потенциала анода и уменьшением потенциала катода; потому что переразряд приводит к деинтеркаляции Li ⁺ с анода и попаданию в катод. На стадии II, когда потенциал анода достигает приблизительно 3,4 ~ 3,5 В ^15,19 , начинается анодная коррозия коллектора Cu; анодный потенциал, таким образом, входит в платформу электрохимической реакции для растворения Cu. Ионы меди, растворенные в электролите, могут проходить через сепаратор и оседать на катоде; катодный потенциал, таким образом, увеличивается из-за восстановления ионов меди.Перенапряжение для растворения Cu может объяснить провал напряжения примерно при -11% SOC. На стадии III электрохимические реакции растворения и осаждения Cu продолжаются, и внутреннее короткое замыкание становится более серьезным с уменьшением R _ISCr . Следовательно, абсолютное значение напряжения, которое является произведением тока переразряда и R _ISCr , уменьшается и приближается к нулю.

Ячейки, находящиеся под избыточным разрядом, которые были остановлены на этапе I, не показали заметных изменений свойств, тогда как на этапе III напряжение медленно асимптотически увеличивалось до 0 В, что указывает на возникновение серьезного ISCr.Однако на этапе II характеристики кривой напряжения были более сложными, потому что результаты различались в разных терминальных условиях. Чтобы детализировать изменения напряжения и их влияние на переразряд, кривая напряжения ступени II была проанализирована с помощью анализа инкрементной емкости ³⁰ , как показано на рис. 1 (b); пики и впадины кривой приращения емкости указывают точки перегиба кривой напряжения, обозначенные как MIN, A, B, C, D и E на рис. 1 (c). В соответствии с приведенным выше анализом кривой напряжения конечные условия на Этапе II были выбраны так, чтобы они находились вблизи точек перегиба.Точка перегиба B на рис. 1 (b) расположена на значительном пике возрастающей емкости, представляя платформу электрохимической реакции, где предполагается растворение коллектора Cu. На рис. 2 показан процесс растворения меди во время сверхразряда и образования ISCr, вызванного избыточным разрядом. Внутреннее короткое замыкание, вызванное осаждением Cu, происходит после чрезмерного разряда элемента до SOC <-12% и становится более серьезным во время процесса избыточного разряда.

Рисунок 2

Растворение и осаждение меди во время переразряда и образования внутреннего короткого замыкания.

Перезарядка после разной степени переразряда

Элементы были перезаряжены током 8,33 А (1 / 3C) после завершения испытаний на переразряд в различных условиях (см. Дополнительную таблицу S1). Эксперименты по перезарядке были разделены на две категории (с ISCr и без них) в зависимости от наличия ISCr.

Ячейки 2, 3 и 4 не показали ISCr после чрезмерного разряда до MIN, A и B (рис. 1 (c)), соответственно, поскольку они могли быть полностью заряжены и циклически повторены без каких-либо признаков ISCr или значительной потери емкости.Результаты для ячеек, не относящихся к ISCr, предполагают, что если переразряд прекращается до точки B примерно при -12% SOC (первая платформа после возникновения минимального напряжения), элемент может быть полностью заряжен и повторно использован только с второстепенной стороной. последствия.

Остальные образцы (с ISCr), переразряженные над точкой B, показали очевидные характеристики ISCr с разными сопротивлениями ( R _ISCr ). Ячейки 5 и 6 переразряжены до -13,0% и -13.7% соответственно, могут быть полностью заряжены током 8,33 А (1 / 3C) (рис. 3 (a)). После перезарядки элементы 5 и 6 показали значительный саморазряд, и истощение OCV элементов 5 и 6 показано на рис. 3 (b). Было сложнее полностью зарядить ячейку 6 по сравнению с ячейкой 5, так как время зарядки было больше для ячейки 6. Более того, OCV ячейки 6 истощается быстрее, чем у ячейки 5. Это явление предполагает, что ячейки 5 и 6 пострадали. из ISCr и R _ISCr ячейки 6 был ниже, чем у ячейки 5.

Рисунок 3

Процесс пополнения и истощения OCV.

( a ) процесс перезарядки ячеек 5 и 6 с ISCr, по сравнению с нормальной ячейкой 1, ( b ) истощение OCV и результаты моделирования ячеек 5 и 6.

Ячейки, которые были чрезмерно разряжены до SOC < −14,5% не удалось полностью зарядить до 4,2 В при токе 8,33 А (1 / 3C). В процессе перезарядки их напряжения увеличивались после начала перезарядки, но вскоре достигли стабильного значения.Стабильное напряжение во время процесса перезарядки становится ниже по мере дальнейшего увеличения переразряда, что указывает на более низкое значение R _ISCr .

Оценка

R _ISCr с использованием прогностической / механистической модели

R _ISCr может быть оценена количественно путем анализа истощения OCV после полной перезарядки ячейки. R _ISCr элементов 5 и 6 оцениваются с использованием прогностической / механистической модели ^8,27,28 в сочетании с моделью эквивалентной схемы батареи с ISCr ²⁹ , как показано на рис.4 (б). Согласно модели эквивалентной схемы, смоделированный OCV, обозначенный как V _sim ( t ) в уравнении. (1), равно напряжению, вызванному R _ISCr .

Рисунок 4

Модель эквивалентной схемы.

( a ) обычная батарея, ( b ) батарея с ISCr.

Ток I ( t ) является постоянным 0, потому что напряжение батареи наблюдается при разомкнутой цепи, как показано в уравнении.(2). Комбинируя уравнение. (2) с текущим законом Кирхгофа в уравнении. (3), получаем уравнение. (4), который указывает, что ток через R _ISCr и внутреннее сопротивление R должен быть эквивалентным в любой момент времени.

Ур. (5) записывается согласно закону напряжения Кирхгофа, где E ( t ) обозначает электродвижущую силу, заданную прогностической / механистической моделью в уравнении. (6). V _p ( y ( t )) и V _n ( x ( t )) обозначают потенциал катода и потенциал анода, соответственно. y ( t ) определяется как настраиваемая переменная в тестах полуэлементов вместо стехиометрического содержания лития в катоде ⁸ . Кроме того, x ( t ) относится к значению x в Li _x C ₆ ³¹ . Полуэлементы с Li _y Ni _1/3 Co _1/3 Mn _1/3 O ₂ (NCM) / Li и графит / Li были изготовлены и циклически проверены при токе C / 20 при 25 ° C для получения V _p ( y ) и V _n ( x ) (см. Дополнительный рис.S1).

Ур. Уравнение (7), которое выводится из (4, 5, 6), определяет ток при саморазряде. Комбинируя уравнение. (7) с уравнением. (1), мы получаем выражение V _sim ( t ) в уравнении. (8).

Катодный потенциал V _p ( y ( t )) и анодный потенциал V _n ( x ( t )) изменяются во времени самостоятельно -процесс разряда, потому что y ( t ) и x ( t ) являются функциями времени, как показано в уравнениях (9, 10), где y ₀ ( x ₀ ) обозначает начальное значение y ( x ), C _p ( C _n ) представляет емкость катода (анода) и является интегралом собственной ток разряда.Катодный потенциал и анодный потенциал во время саморазряда можно определить, объединив y ( t ) и x ( t ) с отдельной кривой квазиравновесного напряжения полуэлемента, как показано на дополнительном рис. S1.

Следовательно, OCV во время саморазряда можно смоделировать из уравнений (7, 8, 9, 10), выбрав соответствующие настройки для [ R , R _ISCr , y ₀ , x ₀ , C _p , C _n ] с использованием метода оптимизации, такого как генетический алгоритм, как в ссылках 8,28.Среднеквадратичная ошибка (RMSE) между смоделированным напряжением холостого хода В _sim ( t ) и наблюдаемым напряжением холостого хода вычисляется для оценки степени совпадения, как показано в уравнении. (11). n — длина данных, используемых для моделирования, и представляет собой моменты времени.

На рис. 3 (b) сравнивается смоделированный OCV с наблюдаемым OCV для ячеек 5 и 6. Смоделированные кривые напряжения хорошо соответствуют экспериментальным наблюдениям, показывая, что модель и определенные параметры приблизительно отражают ISCr переразряженных ячеек.

Количество ячеек, которые не удалось полностью зарядить током 8,33 А (1 / 3C), оценивается простым делением стабильного напряжения на ток зарядки, поскольку весь зарядный ток полностью обходится посредством R _ISCr .

На рисунке 5 показана взаимосвязь между расчетным значением R _ISCr и значением SOC избыточного разряда. Результаты показывают, что ISCr возникает после точки перегиба B примерно при -12% SOC, где расположена первая платформа после минимального напряжения. R _ISCr снижается с более низким значением SOC переразряда. Этот метод индуцирования ISCr за счет чрезмерного разряда эффективен и может хорошо контролироваться.

Рисунок 5

Взаимосвязь между R _ISCr и клеммным SOC.

Результаты SEM и XRD

Результаты SEM и XRD показывают морфологию поверхности и структурные характеристики ISCr, вызванные сверхразрядом. Цифровые фотографии электродов, снятых с ячеек 1 и 10, которые были демонтированы после испытания на переразряд, представлены на рис.6 (г – к). Как катод, так и анод ячейки 10 окрашены отложениями Cu, которые неравномерно наблюдаются на всех электродах.

Рисунок 6

SEM-изображения и цифровые фотографии клеток 1 (SOC = 0%) и 10 (SOC = -20%).

( a ) анод ячейки 1 (изображение SEM), ( b ) анод ячейки 10 (изображение SEM), ( c ) анод ячейки 10 при большом увеличении (изображение SEM), ( d ) катод ячейки 1 (изображение SEM), ( e ) катод ячейки 10 (изображение SEM), ( f ) катод ячейки 10 при большом увеличении (изображение SEM), ( g ) анод ячейки 1 (цифровая фотография), ( х ) анод ячейки 10 (цифровая фотография), ( i ) катод ячейки 1 (цифровая фотография), ( j ) катод ячейки 10 (цифровая фотография).

Морфология СЭМ материалов на электродах из ячеек 1 и 10 сравнивается на рис. 6 (a – f). На рис. 6 (a, d) показаны нормальный графит и материалы Li _y Ni _1/3 Co _1/3 Mn _1/3 O ₂ на аноде и катоде соответственно. Поверхность графитового анода ячейки 1 гладкая, а катод плоский с пористой структурой. Однако после избыточного разряда до -20% SOC (как в ячейке 10) на гладком графитовом аноде появляются мелкие сферические отложения, как показано на рис.6 (b, c), тогда как катод ячейки 10 также загрязнен более крупными сферическими отложениями на материалах катода, как показано на фиг. 6 (e, f).

Результаты XRD на рис. 7 показывают, что осаждение Cu постепенно увеличивается как на аноде, так и на катоде в течение всего процесса сверхразряда. Возникающие пики Cu подтверждают предыдущее предположение о растворении и осаждении медной фольги на электродах во время сверхразряда.

Рисунок 7

Результаты XRD ячеек 1, 5 и 10.