От условий хранения Li-ion аккумуляторов напрямую зависит сохранение их работоспособности и продление срока службы. Подолгу хранить литий-ионные АКБ нежелательно, т.к. со временем в их внутренней структуре неизбежно происходит химическая деградация. Этот процесс еще называют естественным старением. На практике он проявляется постепенным снижением объема запасаемой емкости.
Поэтому Li-ion аккумуляторы лучше не хранить, а использовать по назначению. Тем не менее, если элементы питания временно не будут применяться, необходимо обеспечить им благоприятные условия хранения. В таком случае старение будет протекать медленнее, а потери емкости будут сведены к минимуму. Сегодня мы рассмотрим оптимальные способы хранения литий-ионных АКБ.
Прежде всего, на сохранение технических характеристик литий-ионных АКБ при их хранении влияют следующие факторы:
Для лучшей сохранности батарею нужно зарядить примерно на 40–60%. При меньшем уровне заряда есть риск, что элементы питания сильно разрядятся, а при критическом снижении напряжения (ниже 2 В на ячейку) происходит их необратимая деградация. И хотя уровень саморазряда у Li-ion элементов составляет всего 5% в месяц, при долгом хранении с низким уровнем заряда не исключен их глубокий разряд и преждевременный выход АКБ из строя.
Если же хранить аккумы полностью заряженными, это ускорит их старение. Поэтому лучше придерживаться правила частичной зарядки на 40–60%. Чтобы определить, насколько заряжен Li-ion аккумулятор, достаточно измерить его напряжение. Вольтаж 2,8 В на ячейку соответствует разряженному состоянию, а 4,2 В – полностью заряженному. Значит, оптимальное напряжение хранения Li-ion батарей составляет 3,4–3,5 В на ячейку.
Средняя точка напряжения для конкретной АКБ рассчитывается по количеству последовательных соединений. Например, для батареи с номинальным напряжением 36 В, собранной по схеме 10S, оптимальным напряжением хранения будет 34–35 В. Для батареи с номинальным вольтажом 48 В (13 последовательно соединенных ячеек) 40% уровню заряда соответствует напряжение 44,2 В. Для большей точности замерять вольтаж рекомендуется через 1,5 часа после подзарядки или использования АКБ.
Лучше всего хранить батареи Li-ion типа при температуре +1 – +25 °С. Этот диапазон наиболее благоприятен для их внутренней структуры и позволит избежать значительного снижения емкости. В крайнем случае, допускается хранить литиевые элементы при температуре 0 – +40°С.
Замораживать их нельзя, поэтому лучше отказаться от идеи хранения литий-ионных аккумуляторов в морозилке. Но в холодильнике – при температуре +3 – +6 °С – хранить их можно. Эти температурные условия практически идеальны, но важно предварительно защитить элементы питания от влаги, например, герметично упаковать их в пакет.
В таблице приведены значения восстанавливаемой емкости Li-ion аккумуляторов – доступной емкости после их хранения в течение года – в зависимости от температурных режимов и уровней заряда:
t, °С |
Емкость после хранения |
|
С уровнем заряда 40% |
С уровнем заряда 100% |
|
+1 |
98% (потеря емкости за год – 2%) |
94% (снижение емкости – 6% за год) |
+25 |
96% (снижение за год – 4%) |
80% (потеря – 20% за год) |
+40 |
85% (потеря – 15% за год) |
65% (необратимое уменьшение емкости – 35% за год) |
+60 |
75% (деградация – 25% за год) |
Уже через 3 месяца – 60% (деградация 40%) |
Для хранения литиевых АКБ подходит сухое прохладное место, недоступное для грызунов и других животных. Чтобы защитить аккумуляторы от внешних воздействий, их можно поместить в защитный бокс.
Во время длительного хранения нужно периодически – хотя бы раз в полгода – замерять напряжение аккумуляторов и подзаряжать их до оптимального значения. Такая бдительность убережет АКБ от глубокого разряда и необратимой потери работоспособности. Еще один способ продлить жизнь батарее и избежать быстрого снижения ее доступной емкости – контрольный разряд. Его желательно делать раз в 3 месяца до 20% с последующей подзарядкой АКБ до 40–60%.
Подведем итоги: как правильно хранить Li-ion аккумуляторы, чтобы сохранить их рабочие характеристики и продлить срок службы. Для этого достаточно:
Соблюдение простых правил эксплуатации и хранения Li-ion батарей увеличивает их ресурс примерно в 15 раз – по сравнению с тем, сколько они служат при несоблюдении этих рекомендаций. В среднем литий-ионные АКБ рассчитаны на 500–1000 циклов разряд-заряд с сохранением 80% восстанавливаемой емкости. Это их реальный ресурс при условии, что вы не будете допускать полного разряда, перегрузок по току, перегрева, переохлаждения и других негативных факторов.
Но важно помнить, что даже в идеальных условиях Li-ion аккумуляторы не будут храниться вечно. Они подвержены старению и постепенно теряют свои характеристики. Даже если АКБ не отработала и 10 циклов, со временем она станет неработоспособной. Этот процесс протекает медленно, но он неизбежен. Поэтому не стоит покупать автономные источники питания впрок и хранить их без дела. Лучше найти им применение и на практике оценить все преимущества литиевой технологии.