Перегрев Li-ion АКБ на солнце, какие последствия?
В любой инструкции к литиевым аккумуляторам указывается допустимый для них диапазон температур. Обычно для Li-ion аккумуляторов допускается температура эксплуатации от −20 до +60 °C, а для элементов литий-железо-фосфатного типа (LiFePO4) – от −30 до +55 °C. Чтобы продлить срок службы АКБ, лучше избегать граничных температур и придерживаться средних значений допустимого диапазона.
Идеальная температура для использования литиевых АКБ составляет +20 °С ± 5 °С. Это наиболее комфортный режим, при котором элементы питания максимально устойчивы к химической деградации и естественному износу. Отклоняться от наиболее комфортной температуры можно, но значения ниже −10 °С и выше +50 °С для литий-ионных АКБ нежелательны.
Влияние температуры на состояние Li-ion аккумуляторов
Мороз и жара влияют на состояние литиевых АКБ по-разному:
- на морозе у батареи на основе лития временно снижается емкость и быстро падает уровень заряда;
- при высоких температурах ускоряется износ элементов.
Причина таких последствий заключается во влиянии температуры на скорость движения электронов, вязкость электролита, толщину сольватных оболочек иона, подвижность и взаимодействие ионов лития. Когда аккумулятор нагревается до +50 °С, его электролит становится менее вязким, снижается взаимодействие между ионами, и они перемещаются быстрее.
При дальнейшем росте температуры, например, при перегреве АКБ на солнце, в структуре элементов питания происходят необратимые изменения. Это пагубно отражается на работе батареи, ускоряет ее износ и сокращает срок службы. Если же нагрев превысит допустимый предел, может произойти цепная реакция металлизации лития, вздутие, возгорание или даже взрыв АКБ.
Какие риски?
Возгораются и взрываются Li-ion аккумуляторы редко, но зрелищно. Обычно это происходит при выходе из строя платы защиты. Более того, чтобы спровоцировать возгорание литиевого аккумулятора, любителям эффектных роликов приходится постараться. Как правило, они вызывают перезаряд незащищенного аккумулятора, нарушают его герметичность, замыкают пластины или заряжают вздутые батареи.
Тем не менее, не стоит сбрасывать со счетов возможные риски и пренебрегать рекомендациями по эксплуатации Li-ion элементов. Ведь перегрев литиевых аккумуляторов, как и нарушение других правил их использования, не проходит бесследно. Даже если раскаленная на солнцепеке батарея не воспламенится и не взорвется, внутри у нее произойдут крайне нежелательные изменения. Это может отразиться и на технических характеристиках АКБ, и на безопасности ее эксплуатации.
Меры предосторожности
Чтобы не допустить перегрева Li-ion батареи и его негативных последствий, достаточно соблюдать простые правила:
- Не оставлять АКБ на солнце, под действием прямых солнечных лучей, а также вблизи источников открытого огня и около отопительных приборов.
- Контролировать температуру батареи с помощью термодатчика.
- Обеспечить греющейся батарее полноценный отвод тепла. В зависимости от условий эксплуатации АКБ, можно обеспечить ей активный обдув корпуса или использовать кулер для продувки аккумуляторов внутри бокса.
- Чтобы корпус батареи меньше нагревался на солнце, можно покрасить его в белый или серебристый цвет.
- При сборке батарей лучше использовать точечную сварку или другой альтернативный метод, чтобы не перегреть элементы питания паяльником.
- Нельзя допускать рабочих режимов, не рекомендованных производителем.
- В процессе зарядки важно контролировать уровень нагрева АКБ. Нужно обеспечить ей полноценную вентиляцию и ничем не накрывать. Если батарея сильно греется, необходимо отключить ее от зарядного устройства. Сильный нагрев АКБ (более 60 °С, при касании корпус обжигает руку) обычно сигнализирует о внутренних дефектах батареи.
- Не заряжать аккумуляторы дольше времени, рекомендованного производителем. Хотя защищенные аккумуляторы автоматически отключаются от зарядного устройства, оставлять их надолго без присмотра нежелательно. А при зарядке незащищенных элементов нужно быть крайне внимательным.
- Не превышать рекомендованный ток зарядки. Обычно он составляет 0,5–1С – от 50% до 100% емкости батареи.
- Не использовать аккумуляторы, которые сильно греются или имеют другие признаки неисправности.
Не допускайте перегрева батареи, и она порадует вас исправной работой в течение всего срока службы, без неприятных сюрпризов и преждевременного износа.
Ранее в блоге VirtusTec вышла статья о применении Li-ion батарей в электромобилях.
