Як продовжити життя літій-іонному акумулятору

Стаття розповість про те, як продовжити термін служби літій-іонних акумуляторів.

Це пов'язано з тим, що літій-іонна батарея схильна до деградації, як втім і будь-який інший тип акумуляторів. Така деградація виявляється у прогресуючому зменшенні ємності батареї з часом. Місткість акумулятора постійно (у часі) знижується і нарешті сягає такого рівня, коли користуватися пристроєм (у якому цей акумулятор) стає неможливо.

Деградація батареї збільшує вартість володіння пристроєм, адже через якийсь час потрібно витрачати гроші на заміну. Більше того, може виявитися і так, що пристрій виявиться взагалі неробочим, якщо не вдасться знайти таку ж нову батарею. Ось чому питання збільшення терміну експлуатації літій-іонних акумуляторів таке важливе.

Справа в тому, що руйнування акумуляторів відбувається не за календарним часом, а за кількістю циклів "заряд і розряд". Акумулятори мають обмежену кількість таких циклів, після чого вони втрачають свою ємність до неприйнятного рівня. Для літієвих акумуляторів термін служби може становити від 300 до 800 циклів "заряд і розряд".

Ось чому важливо знати термін служби літій-іонних акумуляторів. І не менш важливо знати причини їхньої деградації. Для того, щоб можна було продовжити життя літій-іонного акумулятора.

Вже давно, у різних країнах проводять дослідження причин руйнування літій-іонних акумуляторів. І на підставі цих досліджень удосконалюються самі літій-іонні акумулятори, а також алгоритми їх використання. Наука та техніка не стоять на місці і сьогодні характеристики літій-іонних акумуляторів у багато разів перевершують ті, що були 20 чи 30 років тому.

Однак і ми самі,Користувачі мобільних пристроїв теж можемо збільшити термін служби li-ion акумулятора за рахунок його правильної експлуатації. Що скорочує фактори руйнуючий li-ion батареї. Але для цього слід знати ці фактори.

Отже, головні чинники, що руйнують батарею li-ion.

Напруга батареї

Напруга всередині батареї. Тобто різниця потенціалів між анодом та катодом. Деградація плавно збільшується після напруги 3.92 вольта. Проте за напруги вище 4.2 вольта деградація різко збільшується. Якщо напруга не перевищує 4.2 вольта, літій-іонна батарея, плавно втрачаючи свою ємність, може витримати більше 600 циклів. Але при напрузі 4.35 вольта ця батарея не витримає і 300 циклів.

Цей руйнівний чинник починає діяти вже на етапі заряджання. Зазвичай алгоритм зарядки складається із двох етапів:

1. Перший етап - зарядка з постійним струмом і напругою, що підвищується до максимальної.
2. Другий етап - зарядка зі струмом, що зменшується, але з підтриманням постійного (максимального) напруги. Тобто на другому етапі зарядки вже починає діяти руйнівний фактор високої напруги.

У більшості сучасних літій-іонних акумуляторів напруга при повному заряді акумулятора перевищує 4.2 вольта і може сягати 4.35 вольт. Причому є стала тенденція до збільшення напруги на літій-іонних акумуляторах.

Навіщо виробники збільшують напругу акумуляторів? Щоб збільшити питому ємність акумуляторів. Питома ємність – це ємність щодо розміру та ваги батареї.

Отже. Щоб продовжити термін служби літій-іонних акумуляторів, слід стежити за напругою акумулятора. Воно має перевищувати 4.2 вольта. А якщо його тримати небільше 3.9 вольта тоді буде ще краще – деградація літієвої батареї починається після 3.9 вольт.

Величина зарядного струму

Наступний руйнівний фактор – це величина зарядного струму, який подається на літій-іонний акумулятор. Чим вище зарядний струм, тим більше руйнується батарея. Найменша деградація при струмі заряджання 1С або менше. Навіть за незначного підвищення струму зарядки, наприклад 1.4С, термін життя літій-іонного акумулятора зменшується дуже сильно.

Формула сили струму 1С означає прив'язку сили струму до ємності батареї. Наприклад для батареї ємністю 1000 мАг струм 1С дорівнюватиме 1 ампер (1000 міліампер). Відповідно для батареї ємністю 1500 мАг струм 1С дорівнюватиме 1.5 ампера.

Цей фактор стає все більш значущим, оскільки виробники змагаються, серед іншого, і за швидкість заряджання пристрою. А швидкість заряджання збільшується за рахунок збільшення струму заряджання.

Температура батареї

Наступний руйнівний фактор – це температура літій-іонного акумулятора. Чим вона вища, тим коротшим буде термін служби батареї. Температура може збільшуватися за рахунок зовнішнього нагріву - якщо пристрій лежить на сонячному світлі (влітку) або біля джерела опалення. Температура також може підвищуватися за інтенсивної зарядки або розрядки. Робота пристрою з високим навантаженням, наприклад, гра. Або заряджання батареї більшим струмом (більше 1С).

У літій-іонні акумулятори вбудовують контролери, які постійно перевіряють напругу осередків, а також їхню температуру. Однак у дешевих акумуляторах датчик температури часто не ставлять. І в такому випадку потрібно стежити за температурою батареї на дотик.

Крім підвищеної температури шкідлива і заряджання акумулятора великим струмом при температурі навколишнього середовища нижче 5-10градусів Цельсія.

Перезаряд батареї

Літій-іонні акумулятори критичні до перезарядження. Якщо після повного заряду продовжувати подачу зарядного струму, батарея швидко вийде з ладу. Для запобігання перезарядженню всі літій-іонні акумулятори мають вбудований контролер, який розриває ланцюг зарядки, після того, як акумулятор заряджений. Однак у дешевих акумуляторах такого контролера може бути. Крім того, такий контролер може вийти з ладу. І тоді акумулятор швидко "загине" від перезаряду.

Головні фактори, які скорочують служби літій-іонних акумуляторів:

1. Напруга батареї вище 4.2 вольта. Насправді деградація починається при напрузі 3.9 вольт, але після 4.2 вольта різко прогресує.
2. Струм зарядки вище 1С.
3. Температура батареї вище 30 градусів.
4. Перезарядження.

Слідкуйте за допомогою будь-якої програми за напругою в процесі заряджання батареї. Вимикайте зарядку, коли напруга наближається до 4.2 вольта. Якщо є така можливість навіть при 3.9 вольта, вже потрібно відключати зарядку. Але це може значно знизити робочу ємність акумулятора.

Також за допомогою програми слідкуйте за струмом заряджання. Найкраще заряджати струмом силою менше 1С. Наприклад, через USB порт комп'ютера, оскільки на портах комп'ютера зазвичай є обмеження струму.

Слідкуйте за температурою. Не залишайте пристрій на яскравому сонячному світлі. Не залишайте пристрій поблизу сильних джерел тепла. Слідкуйте за температурою батареї під час інтенсивного навантаження (наприклад, в іграх або під час заряджання).

Не залишайте пристрій без нагляду на зарядці, щоб уникнути можливого перезаряджання акумулятора (у разі виходу з ладу контролера батареї). Особливоризиковано залишати пристрій на зарядці на ніч, якщо контролер батареї вийде з ладу, ви гарантовано отримаєте перезаряд батареї і, наприклад, здуття акумулятора.

Зберігання літій-іонних акумуляторів

Якщо планується довго зберігати пристрій або окремо акумулятор, то перед таким зберіганням потрібно дізнатися напругу акумулятора і якщо воно вище 3.9 вольта, тоді потрібно розрядити його доти, поки напруга на ньому не зменшиться до 3.9 вольт.

Якщо залишити на зберіганні акумулятор при напрузі більше 4.2 вольт, тоді, за кілька місяців може значно зруйнуватися.

З заводу літій-іонні акумулятори (в режимі зберігання) зазвичай випускаються зарядженими лише частково – до напруги 3.7 – 3.8 вольта.

---