Как правильно эксплуатировать Li-ion аккумуляторную батарею (АКБ)
Для стабильной работы, продления срока службы и эффективной эксплуатации Li-ion аккумуляторов важно соблюдать правила их использования и хранения. При соблюдении этих несложных правил, элементы питания медленнее подвергаются естественному износу и химической деградации, эффективнее накапливают и отдают энергию в нагрузку.
С другой стороны, несоблюдение требований по эксплуатации Li-ion батарей приводит к снижению их работоспособности и преждевременному выходу из строя. А грубые нарушения могут спровоцировать мгновенную «смерть» АКБ и даже привести к их возгоранию. Но если пользоваться Li-ion аккумуляторами ответственно, это исключит возможные проблемы при их эксплуатации, продлит время работы и поможет по максимуму оценить преимущества литиевых элементов питания на практике.
Правила эксплуатации Li-ion аккумуляторов
При использовании литий-ионных АКБ важно:
- Не эксплуатировать батарею в среде пониженных или повышенных температур. Хотя Li-ion аккумуляторы допустимо использовать в температурном диапазоне от -20 до +50 °С, работа на морозе и в жару приводит к уменьшению отдаваемой энергии. С наилучшей отдачей они работают при температуре от +5 до +25 °С. Если же использовать АКБ при температуре ниже или выше допустимых границ, происходит их химическая деградация и необратимая потеря емкости.
- Не оставлять надолго аккумуляторную батарею на зарядке. Чрезмерный заряд так же губителен для Li-ion батарей, как и глубокий разряд. Поддерживать напряжение в рабочем диапазоне помогает BMS плата. Она отключает батарею от зарядного устройства, когда напряжение достигает 4,2 В на элемент.
Беречь АКБ от воздействия воды. Если батарея не имеет пылевлагозащиты высокого уровня, например, стандарта IP65, попадание воды может спровоцировать окислительные процессы, повреждение электронных деталей и соединительных элементов. Поэтому для АКБ, подверженных попаданию влаги, необходима эффективная герметизация и гидроизоляция. Например, аккумуляторные батареи для электровелосипедов помещаются в герметичный корпус, а АКБ для электросамокатов – в пространство деки, после чего выполняется гидроизоляция проводки, защита всех разъемов, пылевлагозащита корпуса или деки эластичным герметиком.- Следить за уровнем заряда аккумуляторной батареи, не разряжать ее на 100%. При глубоком разряде в структуре Li-ion аккумуляторов происходят необратимые химические изменения, из-за которых ухудшаются технические характеристики элементов. Поэтому лучше всего использовать литиевые АКБ в диапазоне 20–100% заряда. Контролировать уровень остаточного заряда батареи при ее использовании помогают индикаторы заряда или ваттметры.
- Не эксплуатировать аккумуляторную батарею в среде повышенной вибрации, если она не предназначена (не подготовлена) для таких условий использования. Батареи, используемые при сильной качке и вибрациях, помещают в специальные боксы из прочного вибростойкого пластика. При изготовлении таких АКБ обеспечивают максимально надежные соединения, используют мягкие подкладки и материалы, гасящие вибрации. Такая подготовка защищает накопитель энергии от механических повреждений и делает его более устойчивым к вибрации, тряске и качке.
- Не подключать АКБ к потребителям, чья мощность значительно выше нагрузок, на которые рассчитана конкретная батарея. Для правильной эксплуатации литий-ионных аккумуляторов важно соблюдать допустимые для них разрядные токи. Они должны соответствовать энергопотреблению оборудования, а для его расчета достаточно разделить мощность потребителя на его рабочее напряжение.
- Хранить в сухом и прохладном месте, частично заряженными (примерно на 40%), отключенными от потребителей. Этому совету важно следовать для сохранения химической структуры анода и катода, продления жизненного цикла и сохранения характеристик аккумуляторов Li-ion типа.
Последствия неправильной эксплуатации литиевой АКБ
Из-за нарушения правил эксплуатации литий-ионные аккумуляторы быстро приходят в негодность. Последствиями их некорректного использования могут стать:
- Выход из строя с возможностью восстановления работоспособности:
- Повреждения BMS платы, обеспечивающей защиту аккумуляторов и контроль их рабочих параметров.
- Разрыв соединительной ленты без замыкания.
- Выход из строя части аккумуляторов.
- Разбалансировка ячеек.
- Повреждение соединительных проводов, тумблера включения, предохранителей и других элементов.
- Выход из строя без возможности восстановления работоспособности:
- Разрыв соединительной ленты с замыканием.
- Внутреннее повреждение всех аккумуляторов.
- Переразряд аккумуляторов с последующей химической деградацией.
- Перегрев АКБ со срабатыванием клапанов давления.
- Переохлаждение АКБ с полной потерей емкости.
При неправильной эксплуатации Li-ion батарей может пострадать не только АКБ, но и оборудование, потребляющее ее энергию. Например, при прокалывании или другом механическом повреждении батареи может произойти ее возгорание или взрыв. При соединении катода с анодом неизбежно короткое замыкание, нагрев и разложение электролита. Если установить в батарейный отсек вздутые аккумуляторы, это также грозит вытеканием электролита и возгоранием.
Выводы
Чтобы не допустить повреждения АКБ или даже потребителя электроэнергии, необходимо:
- Беречь аккумуляторную батарею от ударов, падений, механических повреждений, попадания воды и других жидкостей.
- Учитывать особенности эксплуатации литий-ионных аккумуляторов.
- Следовать простым правилам, изложенным в гарантийном талоне.
- При любом подозрении на некорректную работу АКБ консультироваться с ее производителем.
Если вы знаете, как правильно эксплуатировать Li-ion аккумуляторную батарею (АКБ) и используете эти знания на практике, вероятность возникновения каких-либо проблем при работе аккумуляторов сводится к минимуму.
Ранее в блоге VirtusTec вышла статья об аккумуляторных батареях для авиационной отрасли.
