Что под запретом при работе с литий-ионными аккумуляторами?
Литий-ионные аккумуляторы очень удобны в использовании, не склонны к протечкам электролита и не нуждаются в сложном обслуживании, таком как долив дистиллированной воды в обслуживаемый автомобильный аккум. Не зря их массово используют в быту и всевозможных сферах деятельности, в качестве единичных элементов питания и в составе аккумуляторных батарей.
Базовая защита
Все Li-ion батареи оснащаются защитными BMS платами – электронными схемами, которые автоматически отслеживают состояние элементов питания и оберегают их от большинства рисков. В частности, БМС плата не допускает перезаряда, перегрева ячеек, глубокого разряда и перегрузок по току. Как только какой-либо параметр выходит за допустимые пределы, система защиты отключает батарею от нагрузки или зарядного устройства. Благодаря этому использование литий-ионных АКБ становится максимально безопасным.
Но нельзя полностью перекладывать ответственность за безопасную эксплуатацию Li-ion аккумуляторов на платы защиты. Многое зависит и от поведения пользователей. Задача БМС плат – поддерживать в безопасных диапазонах рабочие параметры АКБ: напряжение, температуру, токи заряда и разряда. Но некоторые риски возникают по вине пользователей, и их можно избежать, просто соблюдая правила эксплуатации и корректно обращаясь с аккумуляторами.
Что запрещено делать с аккумуляторами Li-ion типа?
Аккумуляторы Li-ion типа отличаются высокой энергоемкостью, т.е. хранят много энергии – до 200–270 Вт•ч/кг и больше. При повреждении корпуса и в других нештатных ситуациях эта энергия может вырваться наружу, спровоцировав пожар или несчастный случай. Поэтому пользователи должны внимательно относиться к действиям с литиевыми АКБ, четко соблюдать правила их использования, зарядки и хранения.
Это поможет избежать опасных ситуаций и преждевременного выхода АКБ из строя, а также сделает работу аккумуляторов более эффективной и долговечной благодаря замедлению процессов естественного старения. Итак, перечислим, что нельзя делать с литий-ионными аккумуляторами.
1. Вскрывать корпус
Все аккумуляторы Li-ion типа – герметичные, необслуживаемые. Любые манипуляции, нарушающие их целостность, запрещаются, т.к. при этом возникает риск короткого замыкания и самовозгорания элементов. По этой же причине аккумуляторы запрещено прокалывать, сдавливать и подвергать другим механическим воздействиям. Что касается аккумуляторных батарей, вскрытие их корпуса с последующим ремонтом и заменой неисправных элементов должны выполнять специалисты.
2. Заряжать без присмотра
Конечно, удобно подключить АКБ к зарядному устройству и пойти заниматься своими делами или вообще заряжать аккумуляторы по ночам, но делать так не рекомендуется. Хотя вероятность проблем крайне мала, плата защиты не всесильна и может выйти из строя. В таком случае происходит перезаряд, начинается тепловой разгон и возникает риск возгорания АКБ.
Если пользователь контролирует процесс зарядки, он заметит запах гари, чрезмерное повышение температуры аккумуляторов и другие признаки неисправности. Если же зарядка происходит без присмотра, то пользователя нет рядом и некому своевременно заметить неполадки, отключить зарядное устройство и не допустить пожара.
3. Заряжать на холоде
Заряжать Li-ion аккумуляторы разрешается только при плюсовых температурах окружающей среды – от +1 до +45 °С, в идеале – от +15 до +25 °С. При этом и сами элементы питания не должны быть замерзшими. После использования на морозе нужно вначале выдержать их пару часов в помещении, чтобы они прогрелись, а затем – ставить на зарядку. Это поможет избежать внутреннего короткого замыкания и других проблем. Заряжать при отрицательных температурах воздуха можно только батареи, оснащенные системами подогрева.
4. Заряжать неподходящими зарядными устройствами
Литий-ионные аккумуляторы и батареи необходимо заряжать специальными зарядными устройствами, которые должны:
- работать по алгоритму СС-CV – вначале с постоянным током, а на завершающем этапе с постоянным напряжением;
- выдавать подходящий зарядный ток – оптимальный 0,5C–1C, до 2С в режиме быстрой зарядки, где C – значение емкости;
- обеспечивать зарядку до напряжения 4,2 В на элемент (для большинства Li-ion ячеек) или до 3,65 В на элемент (для моделей LiFePO4);
- соответствовать схеме сборки АКБ (количеству последовательных соединений).
5. Держать на жаре
Любимая температура Li-ion аккумуляторов – около +15 – +20 °С. В таких условиях они работают эффективнее всего и по минимуму подвергаются химической деградации. Пребывание в жаркой среде, под прямыми солнечными лучами или вблизи источников тепла может спровоцировать тепловой разгон с последующим самовозгоранием аккумулятора. По этой же причине не рекомендуется паять Li-ion элементы, даже с кратковременным воздействием жалом паяльника. Для электрического соединения литиевых ячеек предпочтительна контактная сварка.
6. Полностью разряжать и долго хранить в разряженном состоянии
Глубокий разряд приводит к ускорению химической деградации, уменьшению восстанавливаемой емкости и сокращению срока службы Li-ion аккумуляторов. Поэтому желательно не разряжать их ниже 20%. Хранить такие элементы питания рекомендуется наполовину заряженными. Это поможет сохранить рабочие параметры и избежать чрезмерного падения напряжения из-за саморазряда.
При критическом разряде и хранении в таком состоянии во внутренней структуре литиевых аккумуляторов происходят необратимые изменения. В результате, как минимум, ухудшаются технические характеристики элементов питания, и возрастает вероятность их полного выхода из строя. Часто в таких ячейках происходит рост дендритов и наблюдается внутреннее короткое замыкание. Поэтому, если после длительного хранения аккум вздулся или отказывается заряжаться, или его напряжение упало ниже минимального значения (обычно это 2,5 В на элемент), он подлежит утилизации.
7. Собирать АКБ из разных или старых ячеек
Старые элементы питания отличаются от новых увеличенным внутренним сопротивлением и интенсивным нагревом при зарядке и питании нагрузки. К тому же, они склонны к разрастанию дендритов (отростков металлического лития) и возникновению внутреннего КЗ. Поэтому, если аккумулятор отказывается заряжаться или сильно греется, использовать его запрещается. По этой же причине нежелательно собирать аккумуляторные батареи из старых элементов питания.
К тому же, ячейки в составе одной АКБ должны быть абсолютно идентичными по всем параметрам. Это важно для профилактики разбалансировки элементов питания при эксплуатации АКБ. Иначе более слабые ячейки будут сильно разряжаться и ускоренно деградировать, делая использование всей батареи неэффективным и небезопасным.
Ранее в нашем блоге вышла статья о том, как очистить клеммы аккумулятора от налета.
