Факторы, от которых снижается срок службы АКБ

Современные аккумуляторы являются высококачественными устройствами, и производители зачастую декларируют срок их службы в пять-семь лет. Однако достичь данного срока удается далеко не всегда, поскольку есть ряд факторов, снижающих срок службы. К таким факторам относятся:

• перезаряд аккумуляторной батареи;
• недостаточный уровень заряда АКБ;
• саморазряд аккумулятора и влияющие на это факторы;
• условия эксплуатации автомобиля;
• отсутствие надлежащего ухода и профилактики за АКБ.

 

Перезаряд АКБ

Данное явление происходит, когда генератор вследствие своей неисправности или зарядное устройство уже заряженный АКБ продолжают «питать» энергией, это приводит к повышению плотности электролита и даже может стать причиной его закипания, что является просто опасным. Таким образом, снижается и срок службы АКБ.

 

Недостаточный уровень заряда АКБ

Если аккумулятор для легкового автомобиля в силу каких-то причин выдает напряжение ниже 12 вольт, и оно опускается до критического предела в 10. 8 вольт, то нужно обязательно ставить его на зарядку! Дело в том, что в противном случае нарастает сульфатация пластин, уменьшается его емкость и продолжительность периода, когда он может эксплуатироваться. Глубокий разряд очень вреден для АКБ и следует избегать этого состояния всеми способами, даже если есть желание любой ценой завести двигатель в зимних условиях. Это резко уменьшит срок службы батареи, которая рассчитана на определенное число циклов заряда-разряда!

 

Саморазряд аккумулятора и влияющие на это факторы

Какой бы технологии ни были применяемые вами аккумуляторы, саморазряд у них происходит все равно. Чтобы уменьшить его, нужно обязательно следить за уровнем загрязненности АКБ, поскольку это увеличивает саморазряд, а также за электрооборудованием, которое имеется в автомобиле и продолжает потреблять энергию при неработающем двигателе. Важно и то, какой аккумулятор у вас, поскольку серебряное легирование пластин и защищает от коррозии, и резко уменьшает саморазряд, поэтому такие АКБ дольше служат. Периодически стоит применять и замер тока разряда аккумулятора.

 

Условия эксплуатации автомобиля

При эксплуатации в экстремальных температурных режимах в зимнее время и при частой езде в пробках в городских условиях срок службы АКБ снижается. В любом случае, есть нехитрые способы запуска двигателя в холодных условиях, когда обязательно выжимается сцепление, недолго крутится стартер, чтобы не посадить АКБ, включаются фары зимой для прогрева батареи при заводке итд. Все это поможет продлить его срок жизни.

 

Отсутствие надлежащего ухода и профилактики за АКБ

Необходимо постоянно следить за состоянием АКБ: уровнем его заряда, наличием электролита в обслуживаемых АКБ, убирать загрязнения с его поверхности, вовремя подзаряжать изделие, не допускать его глубокого разряда. Только в этом случае аккумулятор может прослужить долго, а отсутствие таких элементарных действий приведет к его быстрому выходу из строя.

Срок службы автомобильного аккумулятора

Существует множество производителей, которые осуществляют выпуск аккумуляторов разных типов. Самыми распространенными и востребованными являются свинцово-кислотные аккумуляторы. В зависимости от поставленной задачи, рекомендуется применять один из следующих видов:

• обслуживаемые – предназначены для кратковременных разрядов с выделение высокого разрядного тока. Применяются в автомобилях для запуска двигателя. Срок службы: 2 – 5 лет.
• необслуживаемые VRLA – свинцово-кислотные аккумуляторы, которые предназначены для буферного использования, когда требуется время от времени осуществить резервное питание. Срок службы: 3 – 7 лет
• необслуживаемые VRLA AGM – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе, которые оптимизированы для циклического и буферного режима работы. Срок службы: 5 – 15 лет.
• необслуживаемые VRLA GEL – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе на основе гелеобразного электролита. Предназначены для глубоких циклических разрядов и буферного режима.
  Срок службы: 10 – 15 лет.
• необслуживаемые OPzV – свинцово-кислотные аккумуляторы в герметизированном корпусе с усовершенствованной структурой электродов и гелеобразным электролитом. Предназначены для тяжелого режима работы (глубокие циклические разряды). Могут работать с высокими пусковыми токами. Срок службы: 15 – 20 лет.
• малообслуживаемые OPzS – свинцово-кислотные аккумуляторы, оптимизированные для тяжелых циклических режимов. Срок службы аккумуляторов OpzS – до 25 лет.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ВЛИЯЮЩИЕ НА СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ

 

В таблице приведены данные, влияющие на срок эксплуатации аккумулятора. Теоретически, при покупке AGM аккумулятора с заявленным сроком эксплуатации 10 лет, можно ожидать такого результата, однако на практике все иначе. Срок службы свинцово-кислотного аккумулятора напрямую зависит от режима эксплуатации, температуры, при которой он работает и заряжается, количества разрядов и их глубины, а также от силы тока, которым он заряжается.

 

ЭКСПЛУАТАЦИЯ АККУМУЛЯТОРА В ЦИКЛИЧЕМКОМ РЕЖИМЕ

Когда предполагаются частые разряды аккумулятора, недостаточно подобрать подходящий тип. Для максимально долгой службы нужно рассчитывать запас емкости. Для свинцово-кислотных батарей типов AGM и GEL, которые будут работать в циклическом режиме, необходим запас 40 – 50%. Другими словами, рассчитывая емкость, коэффициент глубины разряда должен быть от 0,6 до 0,4. Чем меньше глубина разряда, тем большее количество циклов способен обеспечить аккумулятор и, соответственно, гораздо дольше отслужить.

Ресурс современных моделей GEL VRLA аккумуляторов при 50% разряде составит от 1700 до 2300 циклов. Этого будет достаточно на более, чем 6 лет при ежедневном использовании. В случаях с AGM VRLA батареями показатели составят от 900 до 1200 циклов.

РЕКОМЕНДАЦИИ

Получить максимальный срок службы свинцово-кислотной батареи возможно соблюдая несколько основных правил:

 

• Не допускайте глубокий разряд – даже самый качественный аккумулятор можно полностью вывести из строя, если разрядить его 2 – 3 раза до остаточного напряжения 9В.  
• Всегда заряженная батарея – следите за тем, чтобы аккумулятор всегда оставался полностью заряженным, это очень важно для свинцово-кислотного типа.
• Ток заряда – не более 25%, некоторые серии допускают ток заряда на уровне 30% от емкости аккумулятора. Помните, что свинцово-кислотные аккумуляторы это не тот тип, который будет заряжаться за 2 часа, нормальное время заряда – от 6 до 12 часов.
• Температура эксплуатации – 18 – 25°С, можно меньше, но произойдет потеря емкости, если температура будет выше, чем 30°С – срок службы заметно сократится.

 

BU-801b: Как определить срок службы батареи

Люди используют перезаряжаемые батареи уже более 100 лет, но этот чудесный источник питания до сих пор плохо изучен. Аккумулятор — безмолвный работник, доставляющий энергию до тех пор, пока не выйдет из строя от истощения и старости. Он более подвержен отказам, чем большинство других частей системы. Ожидается много, но мало что дается взамен. При более коротком сроке службы, чем у хост-устройства, замена батареи становится проблемой, а « когда » и « что если ” не определены производителем устройства. Некоторые батареи заменяются слишком рано, но большинство остается слишком долго.

Портативная система работает хорошо, когда батареи новые, но доверие падает после замены первых батарей из-за уменьшения емкости. Со временем парк аккумуляторов становится мешаниной из хороших и плохих аккумуляторов, и тогда начинается головная боль. Управление батареями требует, чтобы все батареи в парке поддерживались на приемлемом уровне емкости. Пакеты, уровень которых ниже заданного порога, необходимо заменить, чтобы сохранить целостность системы. Отказ батареи чаще всего происходит в день с интенсивным движением или в аварийной ситуации, когда требуется более чем обычное обслуживание.

Батарейки обладают человеческими качествами и нуждаются в хорошем питании. Уход начинается с работы при комнатной температуре и разрядки их при умеренном токе. Есть доля правды в том, почему батареи, за которыми ухаживает отдельный пользователь, превосходят батареи в парке; исследования могут подтвердить это.

Зарядка в целом хорошо понятна, но индикатор « готов » неверно истолкован. Готов не означает « способен ». Нет никакой связи с производительностью батареи, и зеленый свет не обещает полного времени работы. Все аккумуляторы заряжаются полностью, даже если они слабые; ready ” просто означает, что батарея заряжена.

Емкость, которую может удерживать аккумулятор, уменьшается с возрастом, а время зарядки сокращается для аккумуляторов на основе никеля и частично также для свинцово-кислотных, но не обязательно для литий-ионных. Более низкая способность к переносу заряда, препятствующая потоку свободных электронов, продлевает время зарядки состарившегося литий-иона. (См. BU-409a: Почему старые литий-ионные аккумуляторы долго заряжаются?)

Короткое время зарядки продвигает выцветшие аккумуляторы наверх, замаскированные под боеготовность. Коллапс системы неизбежен, когда рабочие в экстренной ситуации пытаются найти только что заряженные батареи; те, что горят, могут быть валежником. (Обратите внимание, что время зарядки частично заряженной батареи также меньше.) На рис. 1 показан индикатор « готов », который, как известно, лжет.

Рисунок 1: Индикатор готовности [1]

Индикатор READY указывает на то, что аккумулятор полностью заряжен. Это не означает «способен», поскольку нет никакой связи между «готовностью» и работой батареи.

Количество энергии, которое может удерживать батарея, измеряется емкостью. Емкость — это основной показатель работоспособности, который определяет время работы и прогнозирует окончание срока службы батареи при низком заряде. Новая батарея рассчитана на 100 процентов, но лишь немногие из находящихся в эксплуатации аккумуляторов обеспечивают полную мощность: рабочий диапазон емкости составляет 80–100 процентов. В качестве простого ориентира, батарея в рации с емкостью 100 процентов обычно обеспечивает время работы 10 часов, 80 процентов — 8 часов и 70 процентов — 7 часов.

Срок службы батареи указывается в количестве циклов. Аккумуляторы на основе лития и никеля обеспечивают от 300 до 500 полных циклов разрядки/зарядки, прежде чем емкость упадет ниже 80 процентов.

Цикличность — не единственная причина потери емкости; хранение батареи при повышенных температурах также вызывает стресс. Полностью заряженный литий-ионный аккумулятор, хранящийся при температуре 40°C (104°F), теряет около 35 процентов своей емкости за год без использования (см. BU:808: Как продлить срок службы литиевых батарей). Сверхбыстрые зарядки и резкий разряд также вредны. Это сокращает срок службы батареи вдвое, и любители могут это подтвердить.

---

Ссылки

^[1] Предоставлено Cadex

Аккумуляторы в портативном мире

незаменимое новое 4-е издание « Аккумуляторы в портативном мире — Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », который доступен для заказа на Amazon. com.

Что такое жизненный цикл батареи?

Вы определенно не хотите оказаться в глуши с разряженным аккумулятором. Независимо от того, использовали ли вы аккумулятор глубокого разряда в течение многих лет или вы только что купили новый, важно знать, как долго он должен работать. На жизненный цикл батареи влияет множество факторов, но прежде чем мы углубимся в них, мы рассмотрим, что такое жизненный цикл батареи и как его рассчитать.

Что такое жизненный цикл батареи?

По мере использования аккумулятора и его перезарядки он постепенно теряет способность возвращаться к своей первоначальной емкости. Жизненный цикл батареи — это количество циклов зарядки и разрядки, которые она может выполнить до потери производительности.

Как рассчитать срок службы батареи?

На самом деле, при первой разрядке аккумулятора он не зарядится до полной емкости. Конечно, это не означает, что срок службы вашей батареи истек.

Каждый производитель предоставляет данные о приемлемой производительности и уменьшении емкости до определения достижения жизненного цикла. Стандартного теста не существует, но общее практическое правило заключается в том, что жизненный цикл батареи — это количество циклов, которые вы получаете, прежде чем вы не сможете зарядить батарею более чем на 80% от первоначальной емкости.

Как определяется глубина разряда?

Другой способ понять емкость батареи — это глубина разрядки. Глубина разряда — это процент использованной емкости батареи по отношению к общей емкости. Например, новый аккумулятор емкостью 100 Ач, разряженный до 60 Ач, будет иметь глубину разряда 40% за этот цикл.

Если мы вернемся к нашему определению жизненного цикла батареи, мы достигнем предела жизненного цикла, если не сможем зарядить ту же батарею более чем на 80 Ач. Даже при «полной» зарядке мы начинаем с 20% глубины разряда.

Вы всегда должны использовать монитор батареи, такой как Victron BMV-700, для определения глубины разрядки вашей батареи. Чтобы правильно рассчитать глубину разряда и оставшуюся емкость батареи, вам необходимо ввести правильную константу Пейкерта в монитор батареи.

Подробное обсуждение константы Пейкерта и закона Пейкерта выходит за рамки этой статьи. Тем не менее, простой вывод заключается в том, что разные батареи имеют разную разрядную емкость в зависимости от того, насколько быстро они разряжаются. Это изменение емкости рассчитывается с помощью постоянной Пейкерта.

Постоянная Пейкерта зависит от вашей батареи и позволяет монитору батареи точно рассчитать глубину разряда. Производитель вашей батареи должен предоставить вам правильную константу Пекерта для вашей батареи.

В Dragonfly Energy мы циклируем каждую ячейку батареи, чтобы обеспечить емкость и безопасность.

Сколько циклов выдерживает батарея?

Срок службы батареи зависит от типа батареи и способа ее использования.

Срок службы литий-ионной батареи

Ожидаемый срок службы литий-ионной батареи Dragonfly Energy составляет 3000-5000 циклов для интенсивно используемой батареи. Легкое использование может значительно превысить этот рейтинг. Каждый производитель также указывает предельную глубину разряда для достижения своего рейтинга жизненного цикла.

В большинстве случаев производители литиевых батарей ограничивают глубину разряда до 80%. Однако некоторые производители, такие как Dragonfly Energy и наш потребительский бренд Battle Born Batteries, оценивают свои аккумуляторы как 100%-ную глубину разряда. Это означает, что вы можете использовать 100% емкости без чрезмерного повреждения батареи.

Литий-ионные аккумуляторы гораздо меньше подвержены влиянию факторов окружающей среды и разрядки, чем их свинцово-кислотные аналоги. Это делает оценки жизненного цикла более точными.

Срок службы свинцово-кислотных аккумуляторов

Существует несколько типов свинцово-кислотных аккумуляторов, каждый из которых имеет разный срок службы. В зависимости от того, как вы поддерживаете свою батарею и какой у вас тип, вы можете рассчитывать на от нескольких сотен до тысячи циклов зарядки.

Срок службы в свинцово-кислотных батареях во многом зависит от легких разрядов и правильных циклов перезарядки. Если батарея будет использоваться для высоких требований к мощности или глубоких разрядов, эти батареи получат намного меньше циклов.

Что сокращает срок службы аккумуляторной батареи?

Помимо типа вашей батареи, на срок службы вашей батареи влияют различные факторы. Их понимание поможет вам максимально увеличить производительность и срок службы батареи.

Температура

Влияние температуры на срок службы батареи может немного сбивать с толку. Вы часто слышите, что более высокие температуры улучшают работу батарей, а низкие температуры снижают ее. Это верно, когда речь идет о емкости, а не о жизненном цикле.

Экстремальные температуры в свинцово-кислотных и литиевых батареях приводят к сокращению срока их службы. Однако деградация более резкая в свинцово-кислотных батареях. Оптимальная рабочая температура для батарей составляет около 25 градусов C или 77 градусов по Фаренгейту.

Одно исследование показало, что производительность литиевой батареи в течение первых 200 циклов снизилась примерно на 3,3% при 77 градусах по Фаренгейту. При 113 градусах по Фаренгейту производительность снизилась на 6,7. % за то же количество циклов. И наоборот, жизненный цикл свинцово-кислотных аккумуляторов сокращается наполовину при каждом повышении температуры на 15 градусов по сравнению с 77 градусами.

Конечно, вы можете эксплуатировать аккумулятор при высоких температурах; однако если делать это в течение длительного времени, срок службы батареи сократится.

Чрезмерная глубина разряда

То, насколько глубоко вы разряжаете аккумулятор во время каждого цикла, напрямую влияет на срок службы. Общее эмпирическое правило для свинцово-кислотных аккумуляторов заключается в том, что регулярное циклирование аккумулятора до 50% глубины разряда (DOD) вместо 80% DOD удваивает срок службы. Точно так же переход на 10% DOD вместо 50% увеличит жизненный цикл примерно в пять раз. Хотя это не обязательно практично, стандартный совет — не разряжать свинцово-кислотную батарею ниже 50%, если это возможно.

Литиевые батареи менее подвержены повреждениям из-за слишком глубокого разряда. Опять же, большинство производителей литиевых батарей рекомендуют не разряжать их при глубине разряда ниже 80%. Здесь, в Dragonfly Energy и Battle Born Batteries, наши батареи оцениваются в 100% DOD. Аккумуляторы

Dragonfly Energy рассчитаны на 100% разрядку.

Неправильный цикл перезарядки

Важно полностью зарядить аккумулятор, а не частично. Позволив вашей батарее завершить цикл перезарядки, вы сможете пройти фазу кондиционирования. Эта фаза кондиционирования снижает сульфатацию свинцовых пластин.

Неполные циклы зарядки оказывают меньшее влияние на литиевые батареи благодаря их внутренней системе контроля батареи (BMS). Тем не менее, рекомендуется по возможности полностью заряжать литиевые батареи.

Потеря электролита

Все батареи глубокого цикла содержат раствор электролита, который обеспечивает внутреннюю химическую реакцию. В залитых свинцово-кислотных батареях раствор электролита может испаряться. Технически испаряется только вода, а электролит остается. В любом случае, если вы не будете периодически перезаряжать батарею, вы увидите значительное сокращение срока службы батареи.

Литиевые батареи и герметичные свинцово-кислотные батареи также содержат раствор электролита. Однако, поскольку они запечатаны, нет необходимости их заправлять. Потери электролита в литиевых батареях не происходит, так как они полностью герметичны. Герметичные свинцово-кислотные батареи по-прежнему могут выделять газ во время быстрой зарядки или перезарядки и выпускать воздух через клапан. Со временем даже эта небольшая потеря электролита может повлиять на срок службы.

➡ Узнайте больше об электролите для аккумуляторов и о том, как он работает

Кристаллизация электродов 

Со временем все батареи немного деградируют из-за химических изменений в батареях. Некоторые из этих изменений происходят из-за образования определенных отложений на электродах. В свинцово-кислотных батареях образуются кристаллы сульфата свинца, а в литий-ионных может накапливаться металлический литий.

Эти изменения сокращают количество доступных химикатов для проведения реакций. Это также может повлиять на внутреннее сопротивление и в конечном итоге привести к выходу из строя батареи, когда повреждение станет чрезмерным.

Как увеличить срок службы батареи?

Как только вы начнете понимать, как различные факторы влияют на жизненный цикл вашей батареи, станет яснее, как вы можете увеличить срок ее службы. Следование некоторым простым «передовым методам» может помочь вам получить максимальную отдачу от вашей батареи, независимо от того, является ли она свинцово-кислотной или литий-ионной батареей.

По возможности используйте аккумулятор при умеренных температурах. Конечно, это не всегда возможно. Оптимально хранить, заряжать и разряжать аккумулятор при температуре около 77 градусов по Фаренгейту.

Если у вас свинцово-кислотный аккумулятор, сведите к минимуму частоту разрядки аккумулятора ниже 50% его емкости. В идеале глубина разряда в каждом цикле должна составлять от 10% до 50%. Если у вас литиевая батарея, вы, вероятно, можете снизить глубину разряда до 80%, а в некоторых случаях и до 100%. Обратитесь к рекомендации производителя вашей батареи, чтобы быть в безопасности.

Кроме того, если у вас залитая свинцово-кислотная батарея, следите за тем, чтобы раствор электролита был заполнен доверху. Наконец, медленная зарядка аккумулятора может помочь снизить внутреннее сопротивление и продлить срок службы аккумулятора.

Узнайте больше о нашей технологии литий-ионных аккумуляторов

Производство литий-ионных аккумуляторов может быть грязным и дорогостоящим процессом. Вот почему мы решили разработать более чистые и менее расточительные процессы для создания литий-ионных аккумуляторов. Чем меньше след, тем лучше.

Компания Dragonfly Energy постоянно внедряет инновации. У нас есть результаты и процессы, подтверждающие это. Никакого дыма и зеркал — только настоящая наука и передовые технологии.

Узнайте больше о нашей технологии здесь.