срок жизни литиевых аккумуляторов
Сроки службы литиевых аккумуляторов
При выработке ресурса аккумуляторной батареи ее разрядная емкость падает до значения, установленного технической документацией, и АКБ подлежит замене. Но устанавливаемый производителями ресурс источника энергии – это приблизительное значение, которое на практике может отклоняться в сторону увеличения или уменьшения.
При правильном уходе химические источники энергии служат примерно в 15 раз дольше, чем при несоблюдении правил их использования. Ответ на вопрос, какой срок службы литий-ионных аккумуляторов, зависит от ряда факторов. В их числе:
Литий-ионные накопители энергии имеют малый саморазряд, высокий ресурс, большую удельную емкость. Их износ фиксируется при падении емкости до 80% от исходного значения. Но на практике приборы с емкостью ниже 80% успешно эксплуатируются, хотя длительность их работы значительно уменьшается. Ниже приведены рекомендации, позволяющие существенно продлить жизненный цикл Li-ion батареи и избежать дополнительных расходов на преждевременное приобретение новой АКБ.
Способы расширения ресурса литий-ионных батарей
Соблюдение этих простых правил поможет избежать преждевременного старения Li-ion батареи и надолго сохранить ее в нормальном работоспособном состоянии.
Эффективные приемы по продлению жизни Li-ion аккумулятора
Чтобы продлить срок службы литиевых аккумуляторов, производители электромобилей снижают рабочие пороги напряжения элементов батарей. В результате, уменьшается запасаемая емкость, но при этом значительно увеличивается ресурс. Еще один способ увеличить жизненный цикл аккумуляторной батареи – снизить нагрузку на нее путем увеличения емкости. Чем больше элементов в параллели АКБ, тем меньшая сила тока разряда приходится на каждый элемент. Третий способ – снижение управление температурой сборки элементов. Сборка АКБ в холдерах и получаемые проветриваемые полости вокруг элементов снижают тепловую нагрузку на АКБ и влияют на ресурс АКБ. Объединив данные подходы при сборке АКБ можно получить многократное увеличение ресурса (циклов заряд-разряд) АКБ при тех же равных элементах.
Также для увеличения длительности эксплуатации АКБ успешно используются программируемые платы управления BMS, или smart bms (PCB ), позволяющие с приложения под Android или ios настраивать требуемые (в нашем случае щадящие) пороги напряжения. «ВольтБайкс аккумуляторы» устанавливает программируемые платы управления аккумулятором по запросу заказчиков. Ответ на вопрос, сколько составит срок годности литий-ионного аккумулятора в конкретном случае, зависит и от характеристик самого ХИТ, и от особенностей его эксплуатации. Подробнее о правилах использования литиевых АКБ читайте здесь.
Эксплуатация литий-ионных аккумуляторов
Ранее тема обсуждалась в следующих постах:
Далее приведены данные, полученные по результатам экспериментов над аккумуляторами различных производителей.
Особенности тестирования
Тесты на количество циклов проводились при разрядке током 1С, для каждого аккумулятора проводились циклы разрядки/зарядки до достижения 80% емкости. Такое число было выбрано исходя из сроков тесто и для возможного сравнения результатов впоследствии. Число полных эквивалентных циклов — до 7500 в некоторых тестах.
Тесты на срок службы проводились при различных уровнях заряда и температуре, каждые 40-50 дней проводились измерения напряжения для контроля разряда, длительность тестов составляла 400-500 дней.
Главной сложностью в экспериментах являются расхождения в заявленной емкости и реальной. Все аккумуляторы имеют емкость выше, чем заявленная, от 0,1% до 5%, что вносит дополнительный элемент непредсказуемости.
Наиболее часто использовались аккумуляторы NCA и NMC, но также тестировались литий-кобальт и литий-фосфатные аккумуляторы.
Немного терминов:
DoD — Depth of Discharge — глубина разряда.
SoC — State of Charge — уровень заряда.
Использование аккумуляторов
Количество циклов
На данный момент есть теория, что зависимость количества циклов, которые может выдержать аккумулятор от степени разряда аккумулятора в цикле имеет следующий вид (синим обозначены циклы разрядки, черным — эквивалентные полные циклы): 
Данная кривая носит названия кривой Вёлера (Wöhler). Основная идея пришла из механики о зависимости числа растяжений пружины от степени растяжения. Начальное значение в 3000 циклов при 100% разряде батарей является средневзвешенным числом при разряде в 0,1С. Какие-то аккумуляторы показывают лучшие результаты, какие-то хуже. При токе 1С число полных циклов при 100% разряде падает с 3000 до 1000-1500 в зависимости от производителя.
В целом, данное соотношение, представленное на графиках, получило подтверждение по результатам экспериментов, потому целесообразным является зарядка аккумулятора при любой возможности.
Расчет суперпозиции циклов
При эксплуатации аккумуляторов возможна работа при одновременном наличии двух циклов (например, рекуперативное торможение в автомобиле):
Получается следующий комбинированный цикл:
Возникает вопрос, как это сказывается на эксплуатации аккумулятора, сильно ли уменьшается ресурс аккумулятора?
По результатам экспериментов комбинированный цикл показал результаты, как от сложения полных эквивалентных циклов двух независимых циклов. Т.е. относительная емкость аккумулятора в комбинированном цикле падала соответственно сумме разрядов на малом и большом циклах (линеаризованный график представлен ниже).
Влияние больших циклов разрядки более существенно, а значит подтверждается то, что аккумулятор лучше заряжать при каждой возможности.
Эффект памяти
Эффект памяти литий-ионных аккумуляторов по результатам экспериментов отмечен не был. При различных режимах его полная емкость все равно впоследствии не изменялась. В то же время есть ряд работ, которые подтверждают наличие данного эффекта в литий-фосфатных и литий-титановых аккумуляторах.
Хранение аккумуляторов
Температуры хранения
Тут никаких необычных открытий не было сделано. Температуры 20-25°C являются оптимальными (в обычной жизни) для хранения аккумулятора, если его не использовать. При хранении аккумулятора при температуре в 50°C деградация емкость идет практически в 6 раз быстрее.
Естественно более низкие температуры лучше для хранения, но в быту это означает специальное охлаждение. Так как температура воздуха в квартире, как правило, 20-25°C, то и хранение скорее всего будет при такой температуре.
Уровень заряда
Как показали испытания, чем меньше заряд тем медленнее идет саморазряд аккумулятора. Измерялась емкость аккумулятора, какой бы она была при его дальнейшем использовании после длительного хранения. Наилучший результат показали аккумуляторы, которые хранились с зарядом близким к нулю.
В целом хорошие результаты показали аккумуляторы, которые хранились не более чем с 60% уровнем заряда на момент начала хранения. Цифры отличаются от приведенных ниже для 100% заряда в худшую сторону (т.е. аккумулятор придет в негодность ранее, чем указано на рисунке):
Рисунок взят из статьи 5 практических советов по эксплуатации литий-ионных аккумуляторов
В то же время цифры для малого заряда более оптимистичны (94% после года при температуре 40°C для хранения при SOC 40%).
Так как 10% заряд непрактичен, так как время работы при таком уровне весьма маленькое, хранить аккумуляторы оптимально при SOC 60%, что позволит применить его в любой момент и не скажется критично на сроке его службы.
Основные проблемы результатов экспериментов
Никто не проводил тесты, которые можно считать на 100% достоверными. Выборка, как правило, не превышает пары тысяч аккумуляторов из миллионов произведенных. Большинство исследователей не могут представить достоверные сравнительные анализы по причинам недостаточной выборки. Также результаты этих экспериментов зачастую являются конфиденциальной информацией. Так что данные рекомендации не обязательно подходят к вашему аккумулятору, но могут считаться оптимальными.
Итоги экспериментов
Оптимальная частота зарядки — при каждой возможности.
Оптимальные условия хранения — 20-25°C при 60% заряде аккумулятора.
Каков срок службы литий-ионных аккумуляторов и можно ли его продлить
Наверняка многим известны преимущества литиевых источников питания: не требующая обслуживания компактная батарея с пониженным саморазрядом и высокой энергоемкостью нашла широкое применение в ноутбуках, телефонах, смартфонах и прочих умных устройствах. Однако, как и прочие источники, литий-ионные батареи обладают своим рядом недостатков и все же нуждаются в особых условиях хранения. В этой статье пойдет речь о том, каков срок службы литий ионных аккумуляторов и как увеличить период их работоспособности.
Правила для долгой жизни Li-Ion батареи
Рассмотрим, как продлить срок службы аккумулятора телефона и любой другой цифровой техники, работающей на источнике этого типа.
Избегать тотальной разрядки
Используемые ранее в электронных девайсах батареи обладали «эффектом памяти», из-за которого было необходимо разряжать аккумуляторы до нуля, а после — заряжать полностью, чтобы они не разряжались слишком стремительно. Однако современных литий-ионных и литий-полимерных батарей это не касается.
Если устройство разряжается полностью лишь изредка, это не понесет за собой особых последствий. Однако постоянная глубокая разрядка для такого вида аккумуляторов губительна, поэтому не рекомендуется разряжать литий-ионные источники питания ниже, чем на 45%.
Зарядные циклы
На срок работоспособности телефонной батареи также влияют зарядные циклы, то есть количество зарядов на определенный процент.
Утверждают, что литий-ионные аккумуляторы в среднем могут «прожить» до 500 циклов, однако это при учете тотальной разрядки: чем выше процент оставшегося заряда перед началом процесса заряда, тем дольше будет работать девайс. Подробнее о том, как правильно заряжать Li-Ion аккумуляторы →
Избегать перегрева
Жара и мороз негативно влияют на литиевые источники питания, при этом жара губит их даже сильнее, чем мороз. Поэтому лучше всего держать их при температуре +15°С в темном месте.
Применение и долговечность
Литий-ионные аккумуляторы считаются самыми лучшими и, соответственно, самыми дорогими из всех существующих. Они, как уже было сказано ранее, широко используются в качестве аккумулятора ноутбука, смартфонов и многих других незаменимых в жизни гаджетов. Изъяны в аккумуляторной батарее такого типа найти действительно сложно, но они имеются.
Некоторые люди, полагая, что такой срок чрезмерно мал, идут на различного рода хитрости для продления жизни своего драгоценного девайса и увеличивают период работоспособности своих ноутбуков, смартфонов, телефонов и прочих гаджетов, продлевая длительность жизни самим литий- ионным приспособлениям.
Должное хранение и «рецепт» долгоживущих Li-Ion батарей
Если говорить не о продлении жизни устройства, когда максимальные десять лет уже истекли, а о надлежащем хранении приспособления, нужно помнить несколько значимых правил:
О жизни аккумуляторов ноутбуков
А как быть обладателям ноутбуков? Какими способами они могут сохранить важную деталь своего «помощника»?
Для них также существует ряд правил, чтобы приспособление исправно служило в течение долгого времени:
Наверно, каждый второй сравнивает аккумулятор ноутбука с обычным расходным материалом, из разряда «что-то не так с батареей — бегу покупать новую». Аккумуляторы способны менять свои свойства. Они могут потерять свои первичные качества под воздействием массы факторов — от высокой температуры хранения и использования до преклонного возраста самой АКБ.
На деле батарея может испортиться намного раньше положенного срока. Правда, везде бывают исключения: ноутбуки Apple MacBook оснащаются литиевыми аккумуляторами, рассчитанными на более чем 1000 циклов разряд/заряд, и работают без перебоя от 2 до 5 лет. Сравните: обычные Li-Ion АКБ для ноутбуков выдерживают лишь 300 циклов и служат максимум 2-3 года. А потом перед их владельцами стоит выбор — или заняться восстановлением аккумулятора ноутбука, или отправить его на утилизацию.
Как продлить срок службы Li-Ion батареи
На самом деле, продлить жизнь запчасти и, соответственно, ноутбуку, смартфону и прочим устройствам не представляет особой сложности. К примеру, в этом плане повезло обладателям смарфонов на Андроиде. Для них, пожалуй, будет легче всего провести подобную процедуру. Мало того, есть несколько таких способов.
Во-первых, обладатели Андроида могут произвести калибровку девайса. Проще всего эту процедуру можно запустить с помощью приложения «Battery Calibration» — донельзя легкого в использовании благодаря пошаговому руководству. Хотя сами разработчики приложения утверждают, что без root прав процедура не осуществима, к тому же, считается, что к калибровке как таковой «Battery Calibration» не имеет никакого отношения.
Но и тут нет смысла унывать, провести калибровку аккумулятора на Андроиде можно и без скачивания каких-либо приложений.
Нужно лишь следовать достаточно простому алгоритму:
Android обладает возможностями экономии энергии, которых с каждым разом становится все больше. Резким толчком в сторону прогресса в этой области послужил появившийся в Marshmallow инновационный алгоритм засыпания Doze Mode. Он начинает свою работу спустя полчаса-час нахождения устройства в состоянии покоя (при условии, что оно отключено от зарядного устройства и лежит неподвижно). Приложения на смартфоне отправляются в глубокий сон на 1, 2 и 4 часа.
Однако версия для Android Nougat 7.0 работает куда лучше: устройство «засыпает» раньше, и совершенно не важно, находится оно в движении (например, в кармане идущего человека) или нет. Также Doze Mode невозможно отключить, он постоянно будет включаться при случае.
Проще говоря, можно сделать элементарный вывод о том, что более новая версия Android увеличивает длительность работоспособности девайса, поэтому не стоит колебаться по поводу обновления операционной системы, если это возможно.
Во многом продолжительность жизни и качество работы литий-ионного аккумулятора зависит от вашего к нему бережного отношения и соблюдения условий хранения, правильной зарядки и эксплуатации. АКБ в состоянии глубокого разряда можно даже воскресить, но проработает после такого восстановления литий-ионный аккумулятор недолго.
Срок службы литий-ионного аккумулятора
Литий-ионные аккумуляторы отличаются надежностью и безопасностью эксплуатации. К тому же они обладают большой емкостью и невысокой стоимостью. В сравнении с другими типами АКБ они считаются более модернизированными, так как имеют ряд дополнительных функций, например, звуковой сигнал при определенном уровне разряда. Как и любая батарея, литий-ионная требует особых условий эксплуатации и бережного обращения.
Срок службы литий-ионного акумулятора зависит от условий его эксплуатации и хранения.
От чего зависит срок службы
В первую очередь износоустойчивость литий-ионного АКБ зависит от его качества. Если в процессе производства были задействованы надежные компоненты и не нарушена технология, то изначальный ресурс батареи будет достаточно высоким. В зависимости от качества исполнения также допускаются отклонения, влияющие на срок эксплуатации, например, условия влажности.
Как другие типы батарей, литий-ионные имеют общие требования, от которых зависит жизненный цикл АКБ. К ним относятся:
При использовании оригинального зарядного устройства заботиться о токовой нагрузке и перезаряде не приходится – данные условия поддерживаются автоматически. Встроенный в ЗУ контроллер BMS обеспечивает защиту аккумулятора, балансирует ячейки и оптимизирует параметры в процессе восполнения емкости.
Основным моментом, от которого зависит срок эксплуатации литий-ионных АКБ, является правильное хранение батареи. При этом важно не допускать полного разряда или перезаряда. Первый случай возможен только при дальнейшем циклическом использовании аккумулятора. Полный заряд батареи также не желателен, особенно при длительном хранении. Некоторые пользователи считают, что так АКБ дольше прослужит и не будет подвержен саморазряду. Однако изначальная емкость батареи при этом снизится. После простоя литий-ионный АКБ будет иметь сниженные характеристики.
Разрядные характеристики АКБ.
Срок службы литий-ионного аккумулятора
Период эксплуатации литий-ионной батареи определен числом циклов полного заряда. Стандартный показатель большинства таких АКБ установлен в диапазоне от 2500 до 3000. При этом количество циклов и срок службы li-ion аккумулятора можно увеличить, если при хранении его периодически подзаряжать. Эта особенность связана с тем, что степень саморазряда литий-ионных батарей составляет 3-5% в месяц. У свинцово-кислотных моделей данный показатель составляет 10-15%. При правильном хранении li-ion устройства сохранят большую часть изначального ресурса даже через несколько лет.
Как продлить срок службы
Зарядка
На срок службы литиевого аккумулятора сильно влияют условия зарядки. Не следует допускать полного разряда АКБ, так как li-ion устройства не имеют эффекта памяти. Их необходимо заряжать до того, как уровень емкости снизится до 5-10%. Чтобы продлить срок службы литий-ионной батареи, подключайте оригинальное ЗУ на отметке в 10-20% заряда. Соблюдение этого условия поможет увеличить количество циклов перезаряда на 1000-1100.
Эксплуатация
Следует исключить перегрев литий-ионных АКБ. Лишнее тепло способно навредить аккумулятору сильнее всего. Причиной перегрева могут служить как стрессовые условия заряда и разряда, так и внешние источники.
Не следует оставлять li-ion батарею на солнце или внутри салона автомобиля во время жары, особенно на лицевой панели. Перегретый аккумулятор не только потеряет часть ресурса, но и будет быстрее разряжаться в процессе эксплуатации. Оптимальная температура для корпуса батареи – 20 градусов по Цельсию.
Хранение
От правильного хранения литий-ионной батареи зависят ее характеристики после простоя. Недостаточно вынуть аккумулятор и положить его на полку. При хранении в условиях полного или нулевого заряда ресурс АКБ будет снижаться. Поэтому необходимо следить за показателем, не допуская уровня ниже 40%. Также перед хранением следует упаковать батарею в этикетку и положить ее в холодильник. Соблюдение данных условий поможет сохранить изначальную емкость li-ion аккумулятора в течение долгого времени.
Li-ion источникам питания находят применение в бытовой технике, а также в качестве батареи для электромобилей. Срок службы литий-ионных аккумуляторов зависит от температурных условий, степени заряда и правильной эксплуатации. Не менее важно и использование оригинального ЗУ. Благодаря ему в батарее соблюдаются токовые нагрузки и не допускается перезаряд.
Срок службы Li-Ion аккумуляторов
Литий ионные аккумуляторы являются наиболее используемыми перезаряжаемыми элементами питания в современной электротехнике. Такие изделия практически не имеют эффекта памяти, могут перезаряжаться более тысячи раз и имеют очень небольшой вес.
Одним из самых важных преимуществ таких изделий – это значительный срок годности. О том, сколько служат Li Ion батареи в различных устройствах, а также о том, как продлить период эффективной эксплуатации, будет подробно описано далее.
Какой срок годности у литий-ионных аккумуляторов
Срок службы у литий ионных батарей, применяемых в различных электрических устройствах, отличается незначительно. Прежде всего, на этот параметр влияет частота использования, нагрузка и условия эксплуатации и хранения.
Аккумуляторных батареек
Аккумуляторные батарейки, благодаря своей универсальности, являются очень востребованным товаром. Такие элементы часто подделывают, поэтому пользователь может не ощутить преимуществ использования литий-ионных аккумуляторов. Продолжительность жизни АА и ААА литиевых элементов высокого качества, составляет около 5 лет.
Если элемент питания не оснащён специальным контроллером, а зарядное устройство также не имеет программного управления, то при частом перезаряде такие изделия могут быстро выйти из строя. Более того, такая зарядка может закончиться взрывной разгерметизацией корпуса АКБ.
Температурные колебания воздуха также негативно отражаются на эксплуатации батарей этого типа. Особенно вредны высокие значения этого параметра. Во время жары следует позаботиться об охлаждении таких элементов, иначе внутри изделия могут начаться необратимые химические реакции.
Аккумуляторы 26650 и 18650
Для телефонов и планшетов
Различные переносные компьютеры и устройства связи, как правило, тоже работают на литий-ионных батареях. Если телефоны, смартфоны и планшеты приобретались в надёжном магазине и под известным брендом, то электронное устройство прослужит до замены элемента питания не менее 4 – 5 лет.
Как и при эксплуатации пальчиковых аккумуляторов, такие изделия не рекомендуется перегревать. При отрицательной температуре воздуха гаджет вообще может отказаться работать, но это явление преходящее и на общий срок эксплуатации изделия практически не влияет.
Другое дело, если аккумулятор от смартфона или планшета будет храниться на морозе продолжительное время. В этом случае возможно замерзание электролита, полная разрядка АКБ и утрата работоспособности.
Когда родная батарея полностью утратит возможность восстанавливаться, приобретать изделие на замену следует только в проверенных местах, чтобы не нарваться на подделку.
Для ноутбуков
Ноутбуки оснащаются батареей, которая состоит из нескольких элементов. Как правило, для этой цели применяются последовательно соединённые аккумуляторы типа 18650. Такие элементы, при правильной эксплуатации, прослужат также не менее 5 лет.
Конечно, при частой перезарядке этот период может значительно сократиться, но если портативный компьютер не используется в режиме 24/7, то значительных отклонений от стандартных значений продолжительности эксплуатации вряд ли можно ожидать.
При замене батареи ноутбука оригинальным изделием, срок эксплуатации источника питания не изменится. Если будут использоваться «левые» аккумуляторы, то о реальной продолжительности работы можно будет только догадываться. Также непредсказуемо себя может повести АКБ, если элементы в ней были заменены своими руками.
Для шуруповёртов
Для шуруповёртов литиевые батареи используются не так часто. Если такие источники питания применяются, то при профессиональном использовании электроинструмента они могут поддерживать достойный уровень ёмкости в течение не более 3 лет.
В ситуации, когда электротехника эксплуатируется периодически, необходимо обеспечить правильное хранение литий-ионных аккумуляторов. Только в этом случае перерывы в работе не отразятся негативно на эксплуатационных характеристиках источника тока.
Как продлить жизнь литий-ионных аккумуляторов
Рано или поздно литий-ионный аккумулятор перестаёт держать заряд, но чтобы максимально отодвинуть наступления этой даты, рекомендуется выполнять ряд несложных рекомендаций. Продлить срок службы Li-Ion элементов можно следующим образом:
Таким образом можно будет «выжать» максимальной срок использования даже из элементов питания посредственного качества.
Как не допускается эксплуатировать АКБ
При эксплуатации батарей этого типа запрещается:
Если не допускать грубых ошибок при эксплуатации литий ионных аккумуляторов, то изделие способно будет прослужить максимально возможный срок.
Остались вопросы или есть что добавить? Тогда напишите нам об этом в комментариях, это позволит сделает материал более полным и точным.