Как правильно использовать литиевые аккумуляторы. Советы по эксплуатации li-ion батарей.
Широкую популярность сейчас приобрели литиевые аккумуляторы. Они работают в такой электронике как мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки, цифровые плееры, фотоаппараты, видеокамеры, фонарики и т.д. Такой тип аккумуляторов имеет очень весомое преимущество, у него большая энергоемкость. То есть, данный вид аккумуляторных батарей может вместить в себя большое количество электрического заряда имеет достаточно маленькие размеры. Хотя эти аккумуляторы и не лишены своих недостатков. В этой статье хотелось перечислить основные, важные моменты, что касаются правильной эксплуатации этих батарей. Советы, приведенные ниже, помогут максимально продлить срок службы ваших литиевых аккумуляторов.
1. Итак, первое, что стоит сделать после покупки нового аккумулятора li ion — это его раскачать. То есть, в своем изначальном состоянии аккумуляторная батарея находится как бы в режиме хранения. В этом состоянии она еще не способна накапливать и отдавать максимальное количество электрической энергии. Для раскачки новую литиевую батарею нужно раза три прогнать по полному циклу разряд-заряд. А именно, вы сначала полностью разряжаете литиевый аккумулятор (до максимально допустимого значения, это 2,8 вольт), после чего заряжаете до максимума (до значения напряжения 4,2 вольта). После трех таких циклов ваш аккумулятор будет иметь максимальную свою емкость.
2. Также вы должны учитывать при эксплуатации литиевых аккумуляторов то, что они не любят чрезмерного разряда и перезаряда. У них из-за этого значительно снижается срок службы. Как было подмечено выше, у аккумуляторов li ion имеются свои допустимые пределы напряжения — минимальный порог 2,8 вольт, максимальный 4,2 вольта. Именно в этом диапазоне напряжений литиевая батарея должна использоваться. Это максимально продлит ее срок службы.
3. Немаловажным моментом при эксплуатации аккумуляторных батарей li ion является глубина порога разряда, дойдя до которого начинается новый цикл заряда. То есть, на сколько сильно вы каждый раз разряжаете свой аккумулятор li ion в процентах от полной емкости. За 100% можно считать напряжение 4,2 вольта, а за 0% — 2,8 вольта. Разряд до 40%, после чего начинаете зарядку можно считать хорошей, а вот уже чем ниже будет падать заряд аккумулятора, тем меньше времени он прослужит вам. Хотя сокращение будет не таким уж и большим. Ну лучше это взять на заметку. Гораздо хуже если аккумулятор находится в разряженном состоянии длительное время.
4. Не лишним будет если вы раз в месяц сделаете полный цикл разряд-заряд. То есть, хоть и говорят, что литиевые аккумуляторы не обладают эффектом памяти, но будет хорошо если вы его прогоните через полный цикл разряда-заряда. По крайней мере вы, к примеру в мобильном телефоне (смартфоне), сбросите неверные значения на контроллере заряда, что впоследствии даст правильные показания процентов заряда телефона.
5. Литиевый аккумулятор может даже сильно нагреться и воспламенится если его сильно перезарядить, заряжать слишком большим током, замкнуть накоротко (если нет защиты на нем), механически повредить батарею в заряженном состоянии. Стоит учитывать, что в любом аккумуляторе запасается электрическая энергия, которая хотя и не видна глазу, но имеет разрушительные действия при ее неправильном хранении и использовании. При слишком быстром ее выходе, преобразовании высвобождается значительное количество тепла, которое и может привести к воспламенению батареи, и не только ее.
6. Лучше не подключать к аккумулятору li ion слишком большую нагрузку, потребляющую большой ток. Стоит учитывать, что при слишком быстрой разрядке (протекании относительно больших токов) происходит естественный нагрев аккумуляторной батареи. Повышенная температура аккумулятора (выше 45 градусов по цельсию) значительно снижает его срок службы. При чрезмерной температуре батарея легко может необратимо потерять все свои аккумулирующие качества (а в худшем случае еще и загореться).
7. Стоит брать во внимание, что даже хороший аккумулятор li ion теряет около 20% своей емкости после 500 циклов разряд-заряд. То есть, не думайте, что аккумуляторная батарея будет иметь максимальную свою емкость в течении всего срока ее эксплуатации. Эта емкость постепенно уменьшается. Ее можно поддерживать максимально возможной если стараться правильно использовать аккумулятор.
8. Привычка брать про запас для литиевых аккумуляторов не подходит. А именно, любые аккумуляторы имеют свой срок службы. Даже если они попросту не используются все равно они постепенно портятся. И если вы купили новый аккумулятор после чего положили его на долгое хранение, то спустя несколько лет вы обнаружите значительное уменьшение его изначальных характеристик (его емкость). Лучше купить новый литиевый аккумулятор тогда, когда он действительно нужен.
9. Если уж и возникла необходимость в длительном хранении литиевых аккумуляторов без их использовании лучше это делать при заряде 40-50% и температуре 0 градусов по цельсию. Если переводить проценты заряда в напряжение на аккумуляторе, то это примерно соответствует 3,6 вольтам. Ну, а перед их использованием сначала их нужно нагреть до комнатной температуры после чего их сначала полностью заряжаем (до 2,8 вольт), а затем полностью заряжаем (до 4,2 вольт). Аккумулятор li ion опять готов к работе!
10. Не заряжайте литиевые аккумуляторы на все 100% на холоде. Если уж и пришлось это делать в условиях холода, то заряжайте только до 80%. У батарей li ion имеется зависимость напряжения от температуры. То есть, если зарядить батарею на холоде на все 100%, то после внесения ее в тепло (и ее дальнейшего нагрева) у нее увеличится напряжение процентов на 20 и уже будет больше максимально допустимого (это 4,2 вольта). В этом случае батарея снизит свой срок службы. Делая подобные, неправильные зарядки (на холоде) вы сильно и быстро убьете свой аккумулятор.
11. Позаботьтесь о том, чтобы ваш литиевый аккумулятор был снабжен контроллером заряда. Эта схемка стоит на самой батареи в более дорогих моделях. Этот контроллер заряда аккумуляторов li ion защитит от чрезмерного разряда и перезаряда батареи. Также позволит исключить течение больших токов в режиме перегрузки и короткого замыкания (уточняйте у продавца о наличии этой защиты). Простой модуль контроллера заряда литиевых аккумуляторов можно приобрести на радиорынке, посылкой из Китая, в интернет магазинах. Он стоит достаточно дешево.
Как правильно пользоваться Li-ion аккумулятором
Литий-ионные аккумуляторы нуждаются в особом отношении. Глубокий разряд сокращает ресурс аккумулятора, поэтому, если такая ситуация будет систематической, то аккумулятор будет сокращать свою емкость. По этому первой рекомендацией является, по возможности, не доводить АКБ до полного разряда, оставляя 10-15% емкости. Если вы выбираете емкость для поездки на определенную дистанцию, следует выбрать АКБ на 15% большей емкости.
Все еще бытует мнение о том, что новый аккумулятор необходимо полностью разрядить, а затем снова зарядить, при этом такую рекомендацию покупателям часто дают несведущие продавцы. Необходимо знать, что это актуально лишь для никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов. Для литиевых источников питания, не имеющих эффекта памяти, полная разрядка не нужна.
Очень важно для того, чтобы аккумулятор служил долго, соблюдать температурный режим во время его зарядки. Нельзя проводить зарядку на морозе при температуре ниже 0С при этом он не должен быть полностью разряженным. И использовать для зарядки нужно обязательно только штатное зарядное устройство с режимом зарядки CC/CV.
Как правильно использовать Li-ion аккумулятор?
Итак, с зарядкой литиевых аккумуляторов мы разобрались. Единственный момент, на который необходимо обратить внимание, это перезаряд литиевых аккумуляторов. Излишний заряд вреден им не менее, чем глубокий разряд.
Помимо правил зарядки, важно знать, как пользоваться Li-ion аккумулятором. Здесь можно выделить такие правила:
Первая зарядка Li-Ion аккумулятора
Современные девайсы для работы в автономном режиме оснащают аккумуляторами — чаще всего это легкие, недорогие и удобные в использовании Li-Ion АКБ. В интернете есть много советов, как правильно зарядить новый li-Ion аккумулятор, достоверность которых вызывает сомнения.
Первая зарядка литиевого аккумулятора — распространенные мифы
Приобретая новый девайс или батарею, владелец непременно встретится со следующими мифами:
- батарею новоприобретенного гаджета необходимо 2-3 раза разрядить до нуля;
- первая зарядка должна длиться не меньше 16 часов;
- прерывать первую зарядку аккумулятора ни в коем случае нельзя.
Первый миф связывают с памятью устройства, якобы она запоминает емкость, с которого началась зарядка. На самом деле, это справедливо только для Ni-Cd АКБ, но не имеет никакого отношения к первой зарядке литиевого аккумулятора.
Такая же ситуация с длительностью заряда — заряжать не меньше 16 часов стоит щелочные аккумуляторы. Продолжительность зарядки литиевого зависит от его емкости и уровня разрядки — зарядное устройство отключит подачу тока при достижении полного заряда.
Прерывание первой зарядки не оказывает никакого влияния на емкость батареи. Образно, это можно сравнить с наполнением ведра водой: нет разницы, налить ли его сразу или по пару литров за несколько заходов. О том, что действительно влияет на длительность эксплуатации АКБ, мы писали в статье Срок службы литий-ионных аккумуляторов.
Как правильно зарядить новый li-Ion аккумулятор
Устройство такого типа не обладают «эффектом памяти», под которым понимают потерю емкости, возникающую при заряде не до конца разряженной батареи. Этим свойством обладают никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи, которые применялись в уже устаревших кнопочных телефонах. Поэтому каких-либо особых советов, подтвержденных специалистами, как заряжать литий-ионные аккумуляторы первый раз, нет. Полный разряд li-Ion аккумулятора, с целью последующей «прокачки», ему даже вреден.
Ведь аккумулятор рассчитан производителем на определённое число рабочих циклов. Новый цикл начинает при достижении нулевой отметки. То есть, чем чаще он будет достигать полного разряда, тем быстрей потеряет емкость, потеряв возможность запасать требуемое количество энергии. Отсюда становится понятно, как заряжать и разряжать литий-ионные аккумуляторы в первый раз и далее, чтобы увеличить срок из службы — уровень разряда не должен превышать 10%.
Чтобы батарея могла служить долго, при первой зарядке нужно следовать простым правилам:
- поставить девайс на зарядку при достижении 10-20% заряда;
- после появления сигнала о полном заряде, не спешить его отключать — нужно дать ему постоять на заряде еще полчаса (в это время происходит зарядка малым током);
- заряжать только оригинальным зарядным устройством;
- заряжать в помещении, температура в котором выше +10°.
Чтобы убедиться, что устройство заряжается правильно, во время первой зарядки нужно периодически проверять температуру зарядного устройства, АКБ и всех разъёмов и проводов. Сильное нагревание хотя бы одного элемента указывает на неисправность. В целом, первая зарядка этого вида аккумуляторов не имеет каких-либо отличий от остальных — нужно следовать общим правилам зарядки АКБ.
Правильная эксплуатация литий-ионных аккумуляторов
В этой статье под правильной эксплуатацией литий-ионных аккумуляторов мы будем понимать соблюдение таких условий, в которых литий-ионный аккумулятор портативного устройства сможет работать безопасно, прослужит долго, причем функционирование устройства останется полноценным.
Речь пойдет именно о литий-ионных аккумуляторах, поскольку в большинстве современных мобильных гаджетов: в планшетах, в ноутбуках, в смартфонах и т. д. — установлены именно литиевые аккумуляторы. И если раньше можно было часто встретить никель-металл-гидридные, никель-кадмиевые, то сегодня массово применяются литиевые.
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 (смотрите — Почему взрываются литий-ионные аккумумляторы).
Но даже если стрессовый режим был допущен, и аккумулятор сильно нагрелся, не спешите ставить его на зарядку. Подождите пока он остынет, и только после этого подключайте к зарядному устройству, тогда он сможет нормально и безопасно принимать заряд.
В процессе зарядки аккумулятор тоже не должен перегреваться, если такое происходит, значит через электролит текут слишком большие токи, а это вредно.
Некачественные зарядные устройства грешат так называемой «быстрой зарядкой», как и некоторые индукционные беспроводные зарядники. Такими «быстрыми» зарядными устройствами лучше не пользоваться. Дело в том, что безопасное зарядное устройство обязано реагировать на ток, потребляемый аккумулятором в процессе зарядки, и оперативно менять подаваемое напряжение, если нужно — снижать, когда нужно — повышать.
Если зарядное устройство — это просто трансформатор с выпрямителем, то ваш аккумулятор скорее всего перегреется из-за перенапряжения и постепенно разрушится. Не все «быстрые» зарядники совместимы с литиевыми аккумуляторами.
Самый лучший вариант — оригинальное зарядное устройство от того же производителя, что и у заряжаемого устройства, идеально — зарядник из комплекта. Но если возможности применить оригинальный зарядник нет, то пользуйтесь тем, который дает меньший ток — это спасет аккумулятор от перегрева из-за подачи чрезмерной мощности.
Хорошая альтернатива оригинальному зарядному устройству — USB-порт компьютера. USB 2.0 даст 500mА, USB 3.0 — максимум 900mА. Этого достаточно для безопасной зарядки.
Некоторые из «быстрых» устройств способны вкачивать в батарею по 3-4 ампера, но это разрушительно для батарей небольшой емкости, коими являются аккумуляторы карманных мобильных гаджетов (см. документацию). Небольшой ток от USB – гарантия сохранности литий-ионного аккумулятора.
Имейте при себе резервный аккумулятор
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.
Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Делимся опытом